申请日2017.03.31
公开(公告)日2017.06.20
IPC分类号B01J20/20; C02F1/28
摘要
本申请提供了一种处理富营养化水体的水处理剂，其通过以下方式获得：a)利用金属盐溶液浸渍生物质原料，得到处理后的生物质原料;b)将所述处理后的生物质原料在缺氧或无氧条件下升温热解，得到水处理剂;所述生物质原料为农作物秸秆、木材和坚果壳中的一种或几种。采用本发明的水处理剂，能够有效同时脱除富营养化水体中的多种富营养离子;另外，本发明的水处理剂还能提高对单一富氮或富磷营养元素的脱除效果;而且，本发明的水处理剂制备简单、有利于大规模生产应用。
权利要求书
1.一种处理富营养化水体的水处理剂，其特征在于，所述水处理剂通过以下方式获得：
a)利用金属盐溶液浸渍生物质原料，得到处理后的生物质原料;
b)将所述处理后的生物质原料在缺氧或无氧条件下升温热解，得到水处理剂;
所述生物质原料为农作物秸秆、木材和坚果壳中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的水处理剂，其特征在于，所述金属盐溶液为氯化镁溶液、氯化铝溶液、氯化钙溶液、氯化铁溶液和氯化亚铁溶液中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的水处理剂，其特征在于，所述金属盐溶液的浓度为0.5～3.0mol/L。
4.根据权利要求1所述的水处理剂，其特征在于，所述生物质原料的质量与金属盐溶液的体积比为1g：(6～20)mL。
5.根据权利要求1所述的水处理剂，其特征在于，所述生物质原料包括玉米秸秆、棉花秸秆、大豆秸秆、芝麻秸秆、杨木、槐木和核桃壳中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的水处理剂，其特征在于，所述步骤b)中，所述升温热解过程包括：以5～10℃/min的升温速率升温至300～700℃，保温0.5～6h;
所述缺氧或无氧条件为氮气存在的条件，所述氮气的流速为100～600mL/min。
7.根据权利要求1所述的水处理剂，其特征在于，所述步骤a)中，利用金属盐溶液浸渍生物质原料前，先将生物质原料洗净、烘干和粉碎;
所述烘干的温度为50～150℃，时间为5～24h;
所述粉碎的粒度为0.5～3mm;
在利用金属盐溶液浸渍生物质原料后，还包括：将浸渍后的生物质原料于50～120℃下干燥6～48h，在所述干燥后，得到处理后的生物质原料。
8.根据权利要求1所述的水处理剂，其特征在于，所述步骤b)中，在将所述处理后的生物质原料在缺氧或无氧条件下升温热解后，还包括：将热解后的产物洗涤、干燥和粉碎，在所述粉碎后，得到水处理剂;
所述干燥的温度为40～80℃，时间为4～24h;
所述粉碎的粒度为0.25mm以下。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的水处理剂，其特征在于，所述水处理剂的比表面积为2～500m2/g。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的水处理剂，其特征在于，所述水处理剂的表面官能团包括烷基、羟基、羧基、酚羟基、羰基和内酯基中的一种或几种。
说明书
一种处理富营养化水体的水处理剂
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种处理富营养化水体的水处理剂。
背景技术
富营养化是水体受污染的一种主要形式，主要是指在人类活动的影响下，一些封闭水域接纳大量营养元素(如氨氮、硝酸氮和磷等)，以至超过了水体的自净能力，从而致使藻类及其它浮游生物过度繁殖、水体溶氧量减少、透明度降低，进而导致水体生态系统功能受到阻碍甚至破坏恶化的现象。我国河流、湖泊污染不断加剧，富营养化的问题尤为突出且日益严重，因此，如何缓解或克服水体富营养化的问题已成为人们关注的热点。
目前，治理和控制水体富营养化的方法主要有化学法、物理法、物化法和生物法。其中，物理法中的吸附法工艺简单、运行可靠、既可以作为单独的治理手段使用，也可与生物法联合使用，成为治理富营养化水体的常用方法，且近年来，国内外关于利用吸附法处理富营养化水体的研究也越来越多。目前常用的吸附剂有活性炭、沸石、硅藻土等，虽然上述吸附剂具有吸附容量大的优点，但是其价格昂贵、使用寿命短、操作费用高。因此，寻求或研发吸附效果好且价格低廉的吸附剂成为本领域的主要研发方向之一。
近年来，有人提出利用生物炭处理富营养化水体。生物炭是生物质在缺氧或少氧条件下，经过高温分解炭化得到的固体产物，其具有大量的孔结构，而且价格低廉，被预期成为一种富营养化水体的新型吸附剂。但是，目前生物炭在吸附富营养元素方面的应用研究尚处于起步阶段，利用生物炭作为富营养化水体处理剂的技术还不成熟。实际的富营养水体中往往是氮和磷元素大量共存的，而当前的研究仅局限于利用生物炭对单一的富氮或富磷元素去除，难以适用于氮磷混合的富营养化水体的处理。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种处理富营养化水体的水处理剂，不仅能够脱除单一富营养元素，还能够有效同时脱除富营养化水体中的富氮和富磷营养元素。
本发明提供了一种处理富营养化水体的水处理剂，所述水处理剂通过以下方式获得：
a)利用金属盐溶液浸渍生物质原料，得到处理后的生物质原料;
b)将所述处理后的生物质原料在缺氧或无氧条件下升温热解，得到水处理剂;
所述生物质原料为农作物秸秆、木材和坚果壳中的一种或几种。
优选的，所述金属盐溶液为氯化镁溶液、氯化铝溶液、氯化钙溶液、氯化铁溶液和氯化亚铁溶液中的一种或几种。
优选的，所述金属盐溶液的浓度为0.5～3.0mol/L。
优选的，所述生物质原料的质量与金属盐溶液的体积比为1g：(6～20)mL。
优选的，所述生物质原料包括玉米秸秆、棉花秸秆、大豆秸秆、芝麻秸秆、杨木、槐木和核桃壳中的一种或几种。
优选的，所述步骤b)中，所述升温热解过程包括：以5～10℃/min的升温速率升温至300～700℃，保温0.5～6h;
所述缺氧或无氧条件为氮气存在的条件，所述氮气的流速为100～600mL/min。
优选的，所述步骤a)中，利用金属盐溶液浸渍生物质原料前，先将生物质原料洗净、烘干和粉碎;
所述烘干的温度为50～150℃，时间为5～24h;
所述粉碎的粒度为0.5～3mm;
在利用金属盐溶液浸渍生物质原料后，还包括：将浸渍后的生物质原料于50～120℃下干燥6～48h，在所述干燥后，得到处理后的生物质原料。
优选的，所述步骤b)中，在将所述处理后的生物质原料在缺氧或无氧条件下升温热解后，还包括：将热解后的产物洗涤、干燥和粉碎，在所述粉碎后，得到水处理剂;
所述干燥的温度为40～80℃，时间为4～24h;
所述粉碎的粒度为0.25mm以下。
优选的，所述水处理剂的比表面积为2～500m2/g。
优选的，所述水处理剂的表面官能团包括烷基、羟基、羧基、酚羟基、羰基和内酯基中的一种或几种。
本发明提供了一种处理富营养化水体的水处理剂，其通过以下方式获得：a)利用金属盐溶液浸渍生物质原料，得到处理后的生物质原料;b)将所述处理后的生物质原料在缺氧或无氧条件下升温热解，得到水处理剂;所述生物质原料为农作物秸秆、木材和坚果壳中的一种或几种。采用本发明的水处理剂，能够有效同时脱除富营养化水体中的多种富营养离子，打破以往吸附剂通常只能吸附脱除单一富氮或富磷营养元素的局限;另外，本发明的水处理剂还能提高对单一富氮或富磷营养元素的脱除效果;而且，本发明的水处理剂制备简单、有利于大规模生产应用。
