[发明专利]一种镧改性豆粕生物炭的制备及其应用

权利要求书

1.一种镧改性豆粕生物炭的制备方法，其特征在于：

(1)生物炭的预处理

将豆粕烘干至恒重后研磨过80-100目筛；

(2)生物炭的制备

将过筛后的豆粕压实加盖密封于坩埚置入马弗炉中限氧加热，分别设定400-700℃进行热解2-4h，待冷却至室温，烘干至恒重后研磨过80-100目筛，密封保存，得到豆粕生物炭；

(3)镧改性生物炭的制备

洗涤处理，将上述豆粕生物炭进行酸洗和水洗，再在氯化镧溶液中进行浸渍，得到所需镧改性生物炭，将镧改性生物炭烘干至恒重后研磨过80-100目筛，密封保存。

2.根据权利要求1所述一种镧改性豆粕生物炭的制备方法，其特征在于：步骤(1)(2)(3)中，烘干的温度为80-105℃。

3.根据权利要求1所述一种镧改性豆粕生物炭的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，酸洗步骤为：将所述豆粕生物炭与盐酸混合，搅拌均匀，静置半小时后，进行抽滤；抽滤完成后重复上述混合、搅拌、静置和抽滤的过程3-5次。

4.根据权利要求1所述一种镧改性豆粕生物炭的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的酸洗中的盐酸浓度为0.5-1mol/L；其中豆粕生物炭的质量与所述盐酸的体积比为1g：50mL；抽滤采用的微孔滤膜的孔径为0.45μm。

5.根据权利要求1所述一种镧改性豆粕生物炭的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，水洗步骤为：用得到的酸洗豆粕生物炭与水混合，搅拌均匀，静置半小时后，进行抽滤；抽滤完毕后重复上述混合、搅拌、静置和抽滤的过程3-5次。

6.根据权利要求1所述一种镧改性豆粕生物炭的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，氯化镧溶液为氯化镧的水溶液，且氯化镧溶液的浓度为0.5-1mol/L。

7.根据权利要求1所述一种镧改性豆粕生物炭的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，豆粕生物炭和氯化镧溶液的体积比为(1-4)g：50mL。

8.一种根据权利要求1～7之任一项所述的制备方法得到的镧改性豆粕生物炭，其包括豆粕生物炭和负载在所述豆粕生物炭上的活性镧组分。

9.根据权利要求8所述一种镧改性豆粕生物炭的制备方法其特征在于：镧改性豆粕生物炭的应用，镧改性豆粕生物炭用于吸附富营养化水体中的磷酸盐。

10.根据权利要求8所述的镧改性豆粕生物炭的应用，其吸附方法为：

分别称量0.1g BC-La400即400℃制备的镧改性豆粕生物炭、BC-La500即500℃制备的镧改性豆粕生物炭、BC-La600即600℃制备的镧改性豆粕生物炭和BC-La700即700℃制备的镧改性豆粕生物炭各7份于100mL锥形瓶中，依次加入5、50、100、150、200、250、300mg/L的KH₂PO₄溶液50mL(pH＝7)；将锥形瓶放入转速为150r/min恒温振荡培养箱中振荡24h，温度设置为25±0.5℃；振荡结束后取上清液过0.45μm微孔滤膜，通过紫外分光光度法测定溶液中磷酸盐的浓度，并进行三次平行实验；

应用Langmuir和Freundlich等温吸附方程对实验数据进行拟合；

Langmuir等温吸附方程：

Freundlich等温吸附方程：

式中：

q_e——单位质量的吸附剂在达到吸附平衡时的吸附量，mg/g；

q_max——最大吸附量，mg/g；

C_e——吸附平衡时磷的浓度，mg/L；

K_L——Langmuir常数，L/mg；

K_F——Freundlich常数，(mg/L^1/n)/(g/mg^1/n)；

1/n——异质因子。

分别采用Langmuir模型和Freundlich模型，对4种温度制备的La改性豆粕生物炭吸附除磷的过程进行拟合。分别绘制Langmuir和Freundlich吸附等温线，由此可知，BC-La700对磷的吸附等温曲线与Langmuir等温吸附方程有更好的拟合度，相关系数R²达0.9756，表明镧改性的生物炭对磷酸盐的吸附行为是单分子层的化学吸附。