【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于環(huán)境保護(hù)，特別涉及一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、向土壤中添加生物炭能夠改善土壤的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)，有利于土壤改良與修復(fù)。生物炭能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、陽離子交換量、通透性和微生物活性，增加土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的形成。特別是生物炭對土壤營養(yǎng)元素氮、磷、鉀具有吸附性，能夠起到緩解土壤營養(yǎng)元素流失，減少農(nóng)業(yè)氮磷面源污染，提高土壤肥力，促進(jìn)作物生長的積極作用，例如，稻稈炭對氮、磷、鉀的吸附性能較好，其吸附量分別可以達(dá)到(2.44±0.15)mg/g、(2.91±0.12)mg/g和(4.97±0.22)mg/g，具有突出的固碳潛力和農(nóng)田效應(yīng)。
2、另一方面，生物炭用于低濃度nh4+-n廢水的吸附深度脫氮處理技術(shù)也得到了廣泛研究。生物炭和活性炭吸附法類似，可通過表面離子和化學(xué)官能團(tuán)通過離子交換、化學(xué)沉淀及配位作用實現(xiàn)對nh4+的吸附，取得了良好的nh4+-n去除效果，但不同材料制備的生物炭針對不同濃度廢水的吸附容量存在一定差異，例如有研究表明滸苔生物炭用于含10.00mg/l氨氮的水處理，最大吸附容量為16.76mg/g；油菜秸稈生物炭用于含30.00mg/l氨氮的水處理，最大吸附容量為12.51mg/g；小球藻-花生殼共熱解生物炭用于含5.00mg/l氨氮的水處理，最大吸附容量為4.84mg/g。盡管吸附法在低濃度nh4+-n廢水處理中表現(xiàn)出良好的效果，但仍需要考慮后續(xù)的資源化利用和成本問題，特別是對于大規(guī)模的污水處理，需要消耗大量的吸附材料，且面臨廢棄材料的處理與處置問題，因
3、沸石是一種含有鈣、鈉和鉀等的鋁硅酸鹽礦物(化學(xué)式：mx/n[(alo2)x(sio2)y]·mh2o]，m表示金屬陽離子鈉、鈣、鉀等)，是具備有序均勻貫通孔道和大比表面積的礦物材料，具備陽離子交換吸附nh4+-n的潛力，研究表明沸石吸附法去除垃圾滲濾液中nh4+-n的極限吸附量可達(dá)15.5mgnh4+-n/g沸石。
4、目前有技術(shù)將改性生物炭或沸石用于制備氮、磷吸附劑并施入土壤作為土壤改良劑([1]段慶龍.改性生物炭對模擬污水中氨氮總磷吸附效果及模擬分析[d].東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2022.doi:10.27010/d.cnki.gdbnu.2022.000788；[2]馬克拉韋.沸石在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用[d].廣西師范大學(xué),2019)，但其作為單一材料制備吸附劑在效果和成本上存在劣勢。目前也有技術(shù)將生物炭與沸石混合用作人工濕地復(fù)合基質(zhì)吸附nh4+-n([3]徐建玲,鄒麗,王昕宇,等.一種低溫間歇曝氣作用下植物和復(fù)合基質(zhì)的人工濕地[p].海南省:cn202410841669.7,2024-10-25)，但尚未有報道將沸石和生物炭或活性炭配合用于土壤改良的文獻(xiàn)或?qū)＠_。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本專利技術(shù)的目的在于提供了一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料及其制備方法和應(yīng)用，通過沸石與廢棄農(nóng)業(yè)秸稈共熱解制備具備較高nh4+-n吸附容量的復(fù)合材料，使之能夠?qū)崿F(xiàn)低濃度生活污水的高效脫氮，吸附nh4+-n后的復(fù)合材料可進(jìn)一步作為土壤改良劑實現(xiàn)再生利用，沸石補(bǔ)入有望提高生物炭材料對nh4+-n的吸附性能，同時其天然疏松多孔的礦物屬性同樣具備土壤改良的可行性。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
3、一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料，其原材料包括質(zhì)量比為7:3-9:1的秸稈碎屑與沸石粉末。
4、所述的秸稈碎屑采用玉米秸稈，采集后風(fēng)干并于室溫存儲，制備生物炭前，烘干過夜，將其粉碎后過80～120目篩，獲得秸稈碎屑。
5、所述的沸石采用天然斜發(fā)沸石，將其碾磨后過170～230目篩，獲得沸石粉末。
6、一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料的制備方法，包括以下步驟：
7、s1、將秸稈碎屑與沸石粉末均勻混合得到混合原物料，秸稈碎屑與沸石粉末的質(zhì)量比為7:3-9:1；
8、s2、將步驟s1得到的混合原物料放入高溫管式爐中進(jìn)行共熱解，以10℃·min-1的升溫梯度將爐溫升至500～750℃，保溫1～2h，期間通入氮氣作為保護(hù)氣隔絕氧氣；在熱解過程中，沸石和玉米秸稈發(fā)生共熱解反應(yīng)，得到復(fù)合共熱解產(chǎn)品；
9、s3、將步驟s2得到的復(fù)合共熱解產(chǎn)品按0.1～0.3％添加到含1mol/l的naoh溶液中，攪拌均勻在20～25℃、100～140r·min-1的條件下振蕩浸漬22～26h后取出，用去離子水反復(fù)清洗至中性，放入干燥箱中烘干，制得堿改性產(chǎn)品，即氨氮吸附材料。
10、所述的復(fù)合共熱解產(chǎn)品在20～25℃、100～140r·min-1的條件下22～26h對20mg·l-1的nh4+-n溶液的nh4+-n最大吸附量為16.84～17.22mg/g。
11、所述的堿改性產(chǎn)品在20～25℃、100～140r·min-1的條件下22～26h對20mg·l-1的nh4+-n溶液的nh4+-n最大吸附量為17.89-19.08mg/g。
12、所述的一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料的應(yīng)用，將吸附nh4+-n后的材料添加到土壤中，用于土壤性能改良，進(jìn)而促進(jìn)植物的萌發(fā)與生長。
13、所述的應(yīng)用方法，包括以下步驟：
14、步驟1，將上述制備的氨氮吸附材料經(jīng)在20～25℃、100～140r·min-1的條件下22～26h對20mg·l-1的nh4+-n溶液中nh4+-n吸附后，通過離心分離后置于烘箱中烘干得到土壤改良材料；
15、步驟2，將土壤改良材料與土壤按照1‰～2‰比例均勻混合，得到改良處理土壤；
16、步驟3，用去離子水浸泡種子做催芽處理，取催芽處理后的種子種植于上述改良處理土壤中；
17、步驟4，第一次澆透水，置于室溫、光線充足的場地栽培，每隔兩天等量補(bǔ)水，記錄種子的萌發(fā)與生長情況，結(jié)束后測定土壤ph和持水量。
18、最終改良效果為添加1‰～2‰土壤改良材料的土壤種子發(fā)芽率為60％～70％，一周后平均株高為7.0～9.0cm，種植后土壤ph為7.46～7.92，持水量為22.82％～24.37％。
19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
20、本專利技術(shù)以玉米秸稈和沸石為原料，通過共熱解和naoh改性制備出具備優(yōu)異氨氮(nh4+-n)吸附性能的負(fù)載沸石生物炭材料，可用于低濃度nh4+-n廢水的深度脫氮處理，吸附nh4+-n后的材料可進(jìn)一步作為土壤改良劑，用以改善土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)植物的萌發(fā)與生長。顯著的優(yōu)點和技術(shù)效果如下：①以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料，輔以廉價易得的沸石材料開發(fā)出高效的低濃度氨氮廢水的深度脫氮吸附材料，能達(dá)成以廢治污的技術(shù)效果；②通過技術(shù)參數(shù)控制，制備出了兼具低濃度氨氮廢水吸附凈化和用于土壤改良的復(fù)合功能材料，不僅可為污水處理廠的脫氮處理提供有效的技術(shù)手段，還可以將吸附氮后的材料還田用于土本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料，其特征在于，其原材料包括質(zhì)量比為7:3-9:1的秸稈碎屑與沸石粉末。
2.權(quán)利要求1所述的一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述的復(fù)合共熱解產(chǎn)品在20～25℃、100～140r·min-1的條件下22～26h對20mg·L-1的NH4+-N溶液的NH4+-N最大吸附量為16.84～17.22mg/g。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述的堿改性產(chǎn)品在20～25℃、100～140r·min-1的條件下22～26h對20mg·L-1的NH4+-N溶液的NH4+-N最大吸附量為17.89-19.08mg/g。
5.權(quán)利要求2制備的一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料的應(yīng)用，其特征在于，將吸附NH4+-N后的材料添加到土壤中，用于土壤性能改良，進(jìn)而促進(jìn)植物的萌發(fā)與生長。
6.權(quán)利要求5所述的應(yīng)用方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用方法，其特征在于：最終改良效果
8.一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料，其特征在于：其原材料包括質(zhì)量比為8:2的秸稈碎屑與沸石粉末；
9.權(quán)利要求8所述的一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料的制備方法，奇其特征在于，包括以下步驟：
10.權(quán)利要求9制備的一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料的應(yīng)用，其特征在于：將吸附NH4+-N后的材料適量添加到土壤中，用于土壤性能改良，進(jìn)而促進(jìn)植物的萌發(fā)與生長；應(yīng)用方法包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料，其特征在于，其原材料包括質(zhì)量比為7:3-9:1的秸稈碎屑與沸石粉末。
2.權(quán)利要求1所述的一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述的復(fù)合共熱解產(chǎn)品在20～25℃、100～140r·min-1的條件下22～26h對20mg·l-1的nh4+-n溶液的nh4+-n最大吸附量為16.84～17.22mg/g。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述的堿改性產(chǎn)品在20～25℃、100～140r·min-1的條件下22～26h對20mg·l-1的nh4+-n溶液的nh4+-n最大吸附量為17.89-19.08mg/g。
5.權(quán)利要求2制備的一種可用于土壤改良的氨氮吸附材料的應(yīng)用，其特征在于，將吸附nh4+-n后的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：應(yīng)建江，梁繼東，葉巧玲，王瑩，顧凡，麻艷蕊，王天華，田文清，楊文爍，
申請(專利權(quán))人：寧海縣興海污水處理有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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