【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及廢棄生物質制備生物炭，具體地指一種用于吸附水體中磷的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭及其制備方法。
技術介紹
1、磷酸鹽作為一種基本營養物質，對水生生物的生長至關重要。然而，大量的磷酸鹽排放到徑流系統中，已被證實會導致水體富營養化，從而導致水質嚴重惡化和水生生態系統崩潰。此外，高磷酸鹽含量廢水污染增加了水處理費用，并導致有害藻華的形成，產生氰基毒素可能對人類健康構成威脅。因此，從高含量磷酸鹽廢水中去除磷酸鹽是一個日益受到關注的環境問題。
2、由于制備生物炭的原材料例如:生物質，污泥等，來源廣泛，價格低廉，含有豐富的孔隙結構。所以，生物炭成為了吸附過程中常見的材料之一。然而，由生物質等材料通過直接熱解獲得的生物炭質地密實，比表面積小，缺少可吸附的活性位點，對污染物的吸附能力有限。因此，很多學者通過對生物炭進行改性來提高生物炭的吸附特性?；瘜W改性、浸潰和熱處理常用于生物質的改性，賦予生物質更多的吸附官能團、較大的比表面積和豐富的孔隙結構，進而提高污染物的吸附。對于生物炭的改性，通常根據污染物的特性出發，磷酸鹽的吸附更多的采用金屬陽離子改性后的生物炭，以便于與磷酸根形成配位絡合。大量文獻資料證明如鈣(ca)、鐵(fe)、鑭(la)可以有效地鎖定并吸附磷酸鹽，對磷酸鹽有很強的親和力。
3、小龍蝦殼作為一種漁業廢棄物，含有大量的鈣元素，隨意丟棄會造成環境污染。若能利用鐵改性小龍蝦殼用以吸附污染水體中的磷酸鹽不僅有助于解決水體富營養化問題，對于漁業廢棄物的變廢為寶也有重要意義。
4、因此，需要開發出一
技術實現思路
1、本專利技術的目的就是要解決上述
技術介紹
的不足，提供鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭，用于吸附污染水體中過量存在的磷酸鹽，治理水體富營養化以及漁業廢棄物有效利用。
2、本專利技術的技術方案為：一種鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，包括以下步驟：
3、s1、將小龍蝦殼先經蒸餾水清洗、浸泡，再烘干、粉碎、過篩，得到小龍蝦殼粉末；
4、s2、將步驟s1所得小龍蝦殼粉末加入硫酸亞鐵溶液中，水浴加熱并在100～200r/min轉速下攪拌，直至形成凝膠；
5、s3、將步驟s2所得凝膠恒溫烘干，得到干凝膠；
6、s4、將步驟s3所得干凝膠在惰性氣體氣氛下、600～800℃進行熱解，熱解時間為2～3h，得到熱解產物；
7、s5、將步驟s4所得熱解產物洗凈，干燥研磨后過篩，得到鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭。
8、本專利技術以小龍蝦殼制備干凝膠后再進行熱解是一種特殊的工藝，通過配位化合物的形成和聚合來實現溶膠-凝膠轉化。這一過程首先涉及大量小分子金屬的配位，形成穩定的溶膠體系；隨著水分子的不斷消失，這些小分子絡合物之間通過羧基-金屬離子鍵和氫鍵相互連接，形成三維空間凝膠網絡結構。濕凝膠需要經過干燥和固化處理，最終通過熱解制備出所需的氧化物。
9、優選的，步驟s1中，小龍蝦殼浸泡時間為2～6h，75～105℃下烘干，過100～200目篩。
10、優選的，步驟s1中，小龍蝦殼為克氏原螯蝦殼。
11、優選的，步驟s2中，所述硫酸亞鐵溶液濃度為0.01～1mol/l，所述小龍蝦殼粉末與硫酸亞鐵溶液用量比為1g：10～100ml。即表示每1g小龍蝦殼粉末對應硫酸亞鐵溶液10～100ml。
12、優選的，步驟s2中，水浴加熱的溫度為60～80℃。
13、優選的，步驟s3中，所述恒溫烘干溫度為75～105℃，時間24h。
14、優選的，步驟s4中，所述熱解產物用去離子水洗凈，干燥溫度為75～105℃，干燥研磨后過100～200目篩。
15、本專利技術還提供一種鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭，由以上任一鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法制備得到。
16、本專利技術還提供一種鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的應用，用于吸附污染水體中的磷酸鹽。
17、優選的，將鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭投加到污染水體中，污染水體的磷酸鹽原始濃度為20mg/l～100mg/l，每1l污染水體投加量為0.25g/l～2g/l，室溫下攪拌，完成污染水體處理。
18、進一步的，室溫下攪拌8～24h。
19、本專利技術的有益效果為：
20、1.本專利技術先對廢棄小龍蝦殼進行鐵鹽改性并通過水熱法制備成凝膠，再對將改性小龍蝦殼制備的凝膠通過熱解法制備成磁性生物炭材料，用于污染水體中磷酸鹽的高效穩定吸附，從而解決水體富營養化的污染及廢棄小龍蝦殼等甲殼類漁業廢棄物的污染和利用。
21、2.本專利技術將金屬離子fe2+均勻覆蓋在生物質(小龍蝦殼)的表面，得到穩定均勻的溶膠，再經過蒸發得到三維網絡結構的凝膠，反應過程十分穩定且可控，可按需摻入金屬fe2+，實現金屬的均勻摻雜，優化生物炭性能。鐵鹽對其進行化學改性可提高吸附特性從而用于吸附污染水體中的磷酸鹽。
22、3.可定量摻雜鐵元素進行改性，制備的改性生物炭具有磁性，可通過外加磁場實現快速分離回收，可多次重復使用降低污染水體處理成本。
23、4.利用漁業廢棄物小龍蝦殼作為生物炭的原材料，工藝簡單，成本低廉，對環境友好。運用廢棄小龍蝦殼合成水中磷酸鹽吸附劑，有效提高了對水中磷酸鹽的吸附效果。
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1.一種鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，其特征在于，步驟S1中，小龍蝦殼浸泡時間為2～6h，75～105℃下烘干，過100～200目篩。
3.如權利要求1所述的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述硫酸亞鐵溶液濃度為0.01～1mol/L，所述小龍蝦殼粉末與硫酸亞鐵溶液用量比為1g：10～100mL。
4.如權利要求1所述的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，其特征在于，步驟S2中，水浴加熱的溫度為60～80℃。
5.如權利要求1所述的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述恒溫烘干溫度為75～105℃，時間24h。
6.如權利要求1所述的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，其特征在于，步驟S4中，所述熱解產物用去離子水洗凈，干燥溫度為75～105℃，干燥研磨后過100～200目篩。
7.一種鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭，其特征在于，由權利要求1～6中任一鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法制
8.一種如權利要求7所述的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的應用，其特征在于，用于吸附污染水體中的磷酸鹽。
9.如權利要求8所述鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭在吸附污染水體中的磷酸鹽中的應用，其特征在于，將鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭投加到污染水體中，污染水體的磷酸鹽原始濃度為20mg/L～100mg/L，每1L污染水體投加量為0.25g/L～2g/L，室溫下攪拌，完成污染水體處理。
10.如權利要求9所述鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭在吸附污染水體中的磷酸鹽中的應用，其特征在于，室溫下攪拌8～24h。
...【技術特征摘要】
1.一種鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，其特征在于，步驟s1中，小龍蝦殼浸泡時間為2～6h，75～105℃下烘干，過100～200目篩。
3.如權利要求1所述的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述硫酸亞鐵溶液濃度為0.01～1mol/l，所述小龍蝦殼粉末與硫酸亞鐵溶液用量比為1g：10～100ml。
4.如權利要求1所述的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，其特征在于，步驟s2中，水浴加熱的溫度為60～80℃。
5.如權利要求1所述的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述恒溫烘干溫度為75～105℃，時間24h。
6.如權利要求1所述的鐵鹽改性小龍蝦殼生物炭...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳文峰，萬沙，李世汨，徐揚帆，盛又聰，馮立輝，夏新星，張洋，黃勝，王龍濤，張旭，
申請(專利權)人：中交第二航務工程局有限公司，
類型：發明
國別省市：
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