一种硝酸铁改性生物炭及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及含铍废水处理技术领域，尤其涉及一种硝酸铁改性生物炭及其制备方法与应用。该硝酸铁改性生物炭的制备方法包括：包括以下步骤：将荷叶粉、硝酸溶液混合，混合物顺次进行静置、干燥，得到混合粉末；然后将混合粉末在氮气气氛中进行活化，得到荷叶生物炭；再将荷叶生物炭与硝酸铁溶液混合，混合物顺次进行超声处理、干燥、焙烧，得到硝酸铁改性荷叶生物炭。本发明专利技术制备的硝酸铁改性荷叶生物炭用于处理含铍废水，对铍的吸附效果好、速度快，操作方便，成本低廉，易于推广应用。易于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种硝酸铁改性生物炭及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及含铍废水处理
，尤其涉及一种硝酸铁改性生物炭及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]铍是一种国家战略储备资源，由于其重量轻、强度高，在核武器、核反应堆、惯性制导元件、X射线管、空间光学、微电子等领域得到了广泛应用。随着铍的应用日趋广泛，铍的开采量日益增多，铍选矿过程中产生的大量工业废水、尾矿废水、矿石洗涤、沉淀废水、除尘净化装置的淋洗水、操作区地面洗涤、设备冲洗及工作服洗涤水等会污染周边环境中的地表水和地下水资源。铍同时也是一种有毒物质，纯铍金属的毒性并不高，但是铍的一些化合物拥有很高的毒性，人体长期暴露在铍的环境中会导致很多健康问题，包括肉芽肿性慢性铍病，而且还会对人体肺部造成严重的影响，甚至有致癌的风险。
[0003]荷叶作为典型的农业废弃物，荷叶中含有大量的钙元素。近年来，随着科技的进步以及人们环保意识的增加强，将荷叶变废为宝的案例已经屡见不鲜。但是原荷叶碳的比表面积小，需要对其进行改性从而提高其处理废水的能力。
[0004]在吸附材料研究技术中，已存在利用荷叶制备吸附材料的一些技术。如中国专利申请号202010168800.X，公开了“一种荷叶源生物炭负载锰氧化物的低温SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法与应用”，该方法主要是通过负载锰氧化物从而对烟气进行脱硝处理，该处理方法主要针对大气污染部分。截止目前为止，还没有利用硝酸铁改性荷叶生物炭用于含铍废水的报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种硝酸铁改性生物炭及其制备方法与应用，以解决现有技术存在的缺陷。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种硝酸铁改性荷叶生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将荷叶粉、硝酸溶液混合，混合物顺次进行静置、干燥，得到混合粉末；
[0009](2)将混合粉末在氮气气氛中进行活化，得到荷叶生物炭；
[0010](3)将荷叶生物炭与硝酸铁溶液混合，混合物顺次进行超声处理、干燥、焙烧，得到硝酸铁改性荷叶生物炭。
[0011]优选的，所述荷叶粉、硝酸溶液的重量体积比为45～55g：80～120ml，所述硝酸溶液的质量分数为20％
‑
50％；所述荷叶粉的粒径为50
‑
300目。
[0012]优选的，步骤(1)所述混合为硝酸溶液加入到荷叶粉中，搅拌0.5～3.5h；所述静置的时间为13～17h，所述干燥的温度为100～140℃，干燥的时间为20～28h。
[0013]优选的，所述活化的温度为580～620℃，活化的时间为1.0～4.5h；升温至活化温度的升温速率为4～8℃/min。
[0014]优选的，所述超声处理的时间为100～140min，超声处理的功率为200～1200W。
[0015]优选的，所述步骤(3)干燥的温度为100～140℃，干燥的时间为15～17h。
[0016]优选的，所述步骤(3)焙烧的温度为590～610℃，焙烧的时间为1.5～4.5h；升温至焙烧温度的升温速率为4～6℃/min。
[0017]优选的，硝酸铁溶液的质量浓度为5％～70％。
[0018]本专利技术还提供了一种由上述制备方法制备得到的一种硝酸铁改性荷叶生物炭，所述硝酸铁改性荷叶生物炭中硝酸铁的质量为荷叶生物炭质量的5～25％。
[0019]本专利技术还提供了一种硝酸铁改性荷叶生物炭在含铍废水处理中的应用。
[0020]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0021]1、本专利技术以荷叶为原材料，硝酸铁为改性剂。制得的吸附剂成本低廉、对铍的吸附效果好，为农业废弃物的资源化利用提出了新的途径。
[0022]2、本专利技术制备的硝酸铁改性荷叶生物炭用于处理含铍废水，对铍的吸附效果好、速度快，操作方便，成本低廉，易于推广应用。相比于目前处理铍的各种吸附剂，特别是处理铍的活性炭而言，具有更好地吸附量以及更优的处理pH。其最佳处理pH＝6，最大吸附容量为45.685mg/g。
[0023]3、本专利技术提供的硝酸铁改性荷叶生物炭的制备方法，经济实用，操作简便，无需使用大型仪器设备，具有较好的推广应用前景；制备的硝酸铁改性荷叶生物炭，除铍速度快。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种硝酸铁改性荷叶生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0025](1)将荷叶粉、硝酸溶液混合，混合物顺次进行静置、干燥，得到混合粉末；
[0026](2)将混合粉末在氮气气氛中进行活化，得到荷叶生物炭；
[0027](3)将荷叶生物炭与硝酸铁溶液混合，混合物顺次进行超声处理、干燥、焙烧，得到硝酸铁改性荷叶生物炭。
[0028]在本专利技术中，所述荷叶粉、硝酸溶液的重量体积比优选为45～55g：80
‑
120mL，进一步优选为48～52g：100
‑
105mL；所述硝酸溶液的质量分数优选为20％～50％，进一步优选为30％～40％；所述荷叶粉的粒径优选为50～300目，进一步优选为100～200目。
[0029]在本专利技术中，步骤(1)所述混合为硝酸溶液加入到荷叶粉中，搅拌1.5～2.5h，优选为1.8～2.2h；所述静置的时间优选为13～17h，进一步优选为14～16h，所述干燥的温度优选为100～140℃，进一步优选为103～107℃，干燥的时间优选为20～28h，进一步优选为23～25h。
[0030]在本专利技术中，所述活化的温度优选为580～620℃，进一步优选为590～610℃，活化的时间为优选1.5～3.5h，进一步优选为1.8～2.2h；升温至活化温度的升温速率优选为4～6℃/min，进一步优选为5℃/min。
[0031]在本专利技术中，所述超声处理的时间优选为100～140min，进一步优选为110～130min，超声处理的功率优选为200～1200W，进一步优选为700～960W。
[0032]在本专利技术中，所述步骤(3)干燥的温度优选为100～110℃，进一步优选为104～106℃，干燥的时间优选为15～17h，进一步优选为15.5～16.5h。
[0033]在本专利技术中，所述步骤(3)焙烧的温度优选为590～610℃，进一步优选为595～605
℃，焙烧的时间优选为1.5～2.5h，进一步优选为1.8～2.2h；升温至焙烧温度的升温速率为4～6℃/min，进一步优选为5℃/min。
[0034]在本专利技术中，硝酸铁溶液的质量浓度优选为5％～70％，进一步优选为30％～50％。
[0035]本专利技术还提供了一种由上述制备方法制备得到的一种硝酸铁改性荷叶生物炭，所述硝酸铁改性荷叶生物炭中硝酸铁的质量为荷叶生物炭质量的10～20％，优选为13～17％。
[0036]本专利技术还提供了一种硝酸铁改性荷叶生物炭在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硝酸铁改性荷叶生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将荷叶粉、硝酸溶液混合，混合物顺次进行静置、干燥，得到混合粉末；(2)将混合粉末在氮气气氛中进行活化，得到荷叶生物炭；(3)将荷叶生物炭与硝酸铁溶液混合，混合物顺次进行超声处理、干燥、焙烧，得到硝酸铁改性荷叶生物炭。2.根据权利要求1所述的一种硝酸铁改性荷叶生物炭的制备方法，其特征在于，所述荷叶粉、硝酸溶液的重量体积比为45～55g：80
‑
120mL，所述硝酸溶液的质量分数为20％～50％；所述荷叶粉的粒径为50～300目。3.根据权利要求1或2所述的一种硝酸铁改性荷叶生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合为硝酸溶液加入到荷叶粉中，搅拌1.5～2.5h；所述静置的时间为13～17h，所述干燥的温度为100～110℃，干燥的时间为20～28h。4.根据权利要求1所述的一种硝酸铁改性荷叶生物炭的制备方法，其特征在于，所述活化的温度为580～620℃，活化的时间为1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清良，赵旭，苏玉成，胡鄂明，雷治武，王红强，胡芳，李会娟，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：