本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)，具體而言，涉及一種生物炭吸附劑、其制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、煤炭資源是我國(guó)工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，但在煤礦開采過程中，需要向外排放大量的礦井水。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)噸煤開采約產(chǎn)生2t礦井水。雖然排放的礦井水中大部分的污染物均可滿足《gb3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》ⅲ類排放限值，但部分外排水中硫酸根離子(so42-)卻無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)(<250mg/l)。

2、長(zhǎng)期以來so42-被認(rèn)為是無(wú)毒的，但在實(shí)際情況下，高濃度的so42-會(huì)導(dǎo)致水體的ph值降低，從而引起水生動(dòng)植物的死亡。自然環(huán)境中存在的厭氧硫酸鹽微生物還會(huì)將so42-還原為h2s，而h2s是一種散發(fā)惡臭味的有毒氣體，嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，同時(shí)還會(huì)腐蝕管道。此外，引入水體的so42-通常會(huì)與部分金屬陽(yáng)離子結(jié)合成硫酸鹽，當(dāng)高濃度的硫酸鹽廢水滲入農(nóng)田，會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤鹽漬化，最終致使農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量下降，產(chǎn)品質(zhì)量也會(huì)良莠不齊。人們長(zhǎng)期飲用含有高濃度so42-的水會(huì)引起味覺失靈、腹瀉、消化不良等癥狀。

3、因此，我國(guó)《集中式生活飲用水地表水源地補(bǔ)充項(xiàng)目》(gb3838-2002)及《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(gb5749-2006)中均嚴(yán)格規(guī)定了水中so42-的含量不可以超過250mg/l，而有些國(guó)家規(guī)定的更加苛刻，例如美國(guó)的明尼蘇達(dá)州污染控制署規(guī)定，野生稻田灌溉水so42-的含量不得超過10mg/l。

4、吸附法因處理成本低、操作簡(jiǎn)單、高效環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是最具潛力的so42-深度去除方法之一。目前，常見的吸附材料有：活性炭、木質(zhì)纖維素、類水滑石、樹脂材料和生物炭等。其中，生物炭是在300～800℃、缺氧條件下加熱生物質(zhì)(農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、甘蔗渣等)產(chǎn)生的一種高度芳香化且富含官能團(tuán)的多孔材料。由于其原材料廣泛、制備簡(jiǎn)單、吸附性能優(yōu)異和極強(qiáng)的抗分解能力，生物炭被廣泛應(yīng)用于去除水體中的污染物。

5、然而，普通生物炭對(duì)于復(fù)雜污染物廢水不具有選擇性，無(wú)法滿足在實(shí)際污水處理中特定污染物處理的需求。因此，如何提供一種適用于處理礦井水中so42-的生物炭對(duì)礦井水的無(wú)害化處理及資源化利用具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種生物炭吸附劑、其制備方法及應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中生物炭對(duì)廢水中的so42-吸附能力較差的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種生物炭吸附劑的制備方法，制備方法包括：將銀杏葉依次進(jìn)行加熱降解和球磨處理，得到生物炭粗品；向生物炭粗品中加入過渡金屬鹽溶液進(jìn)行改性處理，得到生物炭吸附劑。

3、進(jìn)一步地，銀杏葉為酸化處理的銀杏葉；優(yōu)選地，加熱降解的溫度為500-700℃；優(yōu)選地，加熱降解的時(shí)間為4-6h。

4、進(jìn)一步地，球磨處理的研磨速度為300-350rpm；優(yōu)選地，球磨處理的時(shí)間為2-3h。

5、進(jìn)一步地，過渡金屬鹽溶液包括：zrocl2·8h2o和fecl3；優(yōu)選地，改性處理包括：將生物炭粗品和過渡金屬鹽溶液加入去離子水中，依次進(jìn)行第一攪拌，得到改性處理液；調(diào)節(jié)改性處理液的ph值，進(jìn)行第二攪拌并靜置，即完成生物炭粗品的改性處理。

6、進(jìn)一步地，以質(zhì)量比計(jì)，zrocl2·8h2o和fecl3的質(zhì)量比為7：3；優(yōu)選地，進(jìn)行調(diào)節(jié)后的改性處理液的ph值為10-11。

7、進(jìn)一步地，在改性處理之后，制備方法還包括：將改性處理后的生物炭依次利用水和乙醇進(jìn)行清洗、離心并烘干。

8、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種利用上述的制備方法得到的生物炭吸附劑。

9、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種利用上述的制備方法得到的生物炭吸附劑在吸附礦井水中的so42-中的應(yīng)用。

10、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供了一種利用上述的制備方法得到的生物炭吸附劑的再生方法，再生方法包括：將吸附飽和的生物炭吸附劑用去離子水清洗后，在naoh溶液中進(jìn)行水浴處理并烘干，得到再生的生物炭吸附劑。

11、進(jìn)一步地，水浴處理包括：將吸附飽和的生物炭吸附劑置于naoh溶液中浸漬并攪拌后，清洗至中性；優(yōu)選地，naoh溶液的濃度為0.1-0.15mol/l優(yōu)選地，水浴處理的溫度為25-26℃；優(yōu)選地，浸漬的時(shí)間為12-14h；優(yōu)選地，生物炭吸附劑的可再生次數(shù)≤4次。

12、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，利用銀杏葉經(jīng)熱解、球磨處理和過渡金屬負(fù)載制備得到改性生物炭吸附劑，其優(yōu)點(diǎn)在于所用原材料銀杏葉屬于廢棄物資源化，達(dá)到以廢治廢的目的，且生產(chǎn)制備過程綠色環(huán)保、簡(jiǎn)單易行，對(duì)礦井水中的so42-的吸附處理效果高效，無(wú)二次污染。

技術(shù)特征：

1.一種生物炭吸附劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述銀杏葉為酸化處理的銀杏葉；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述球磨處理的研磨速度為300-350rpm；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述過渡金屬鹽溶液包括：zrocl2·8h2o和fecl3；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，以質(zhì)量比計(jì)，zrocl2·8h2o和fecl3的質(zhì)量比為7：3；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述改性處理之后，所述制備方法還包括：將所述改性處理后的生物炭依次利用水和乙醇進(jìn)行清洗、離心并烘干。

7.利用權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的制備方法得到的生物炭吸附劑。

8.利用權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的制備方法得到的生物炭吸附劑在吸附礦井水中的so42-中的應(yīng)用。

9.利用權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的制備方法得到的生物炭吸附劑的再生方法，其特征在于，所述再生方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的再生方法，其特征在于，所述水浴處理包括：將所述吸附飽和的生物炭吸附劑置于所述naoh溶液中浸漬并攪拌后，清洗至中性；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種生物炭吸附劑、其制備方法及應(yīng)用。其中，制備方法包括：將銀杏葉依次進(jìn)行加熱降解和球磨處理，得到生物炭粗品；向生物炭粗品中加入過渡金屬鹽溶液進(jìn)行改性處理，得到生物炭吸附劑。利用銀杏葉經(jīng)熱解、球磨處理和過渡金屬負(fù)載制備得到改性生物炭吸附劑，其優(yōu)點(diǎn)在于所用原材料銀杏葉屬于廢棄物資源化，達(dá)到以廢治廢的目的，且生產(chǎn)制備過程綠色環(huán)保、簡(jiǎn)單易行，對(duì)礦井水中的SO4<supgt;2?</supgt;的吸附處理效果高效，無(wú)二次污染。

技術(shù)研發(fā)人員：李杰,王小龍,唐佳偉,蘇佩東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)能神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30