【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体废弃物资源化利用，尤其涉及一种选择性吸附磷酸根的载锆生物炭、制备方法及其应用。
技术介绍
1、磷资源是难以再生且不可或缺的一种非金属矿资源，同时也是植物和人体不可或缺的一种元素，它不仅在工业上有很重要的用途，而且在农业，医药等方面也占据着重要位置。随着城市化进展，污水处理率的提高，污水污泥量随之增加，城市污泥及其污泥焚烧飞灰作为主要的城市垃圾固体之一，已被认为是一种补充性的磷源。
2、生物炭是生物质在限氧条件下经热化学转化产生的一种具有多孔结构、高比表面积和丰富表面官能团的富碳材料，已被证明可有效吸附水体中的众多污染物，包括重金属离子和有机染料等。然而，带负电荷的生物炭与阴离子污染物之间的静电排斥作用使其对磷酸盐(如h2po4-、hpo42-和po43-)等污染物的吸附能力较差。因此，为了提高生物炭对磷酸盐的吸附性能，有必要对其进行改性研究。
3、公开号为cn116116388a的中国专利技术专利申请公布了一种生物炭/镁气凝胶珠除磷吸附剂的制备方法及其在吸附回收磷中的应用，该专利技术利用脱水污泥生物炭制备的吸附剂凝胶，吸附量约为60mg/g，易回收，物理化学稳定性强，然而该吸附剂的制作工艺复杂，需要使用大量有机化学品进行造粒。公开号为cn116272863a的中国专利技术专利申请公布了一种磷定向吸附生物炭的制备方法及其应用，该专利技术直接利用一步法高温热解氧化镁与生物质粉末混合物，制备镁改性生物炭，不仅简化了制备过程且增加了镁的负载量，但所制备生物炭对磷的最大吸附量仅达到28.91mg/
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种选择性吸附磷酸根的载锆生物炭、制备方法及其应用；本专利技术在废弃生物质的资源化利用中提供了一种新的方法，该方法生物炭制备成本低、来源广泛、操作简单、利用效率高，在污水污泥焚烧飞灰酸浸液中对磷的选择性吸附效果好，有利于锆改性生物炭对飞灰中磷回收的推广应用。
2、本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的。
3、本专利技术提供一种选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方法，包括以下步骤：
4、s1.将废弃生物质洗净，烘干至恒重，粉碎得到生物质小颗粒；
5、s2.将生物质小颗粒于真空炉中高温热解，热解结束后自然冷却至室温，研磨过筛，得到生物炭；
6、s3.将生物炭加入到含锆溶液中，分散均匀后，调节体系ph在9-10之间，继续搅拌反应10-24小时，再室温下静置陈化，最后固液分离，分离得到的固体马弗炉中固化，得到载锆生物炭。
7、优选的，步骤s1中，所述废弃生物质为芦苇秸秆、核桃壳或稻壳中的一种或多种；烘干温度为105-110℃，干燥时间为10-30h；生物质小颗粒的粒径为3～5mm。
8、优选的，步骤s2中，热解温度为480-520℃，热解时间为1-3h，升温速率为10℃/min；研磨后物料用100目筛网过筛。
9、优选的，步骤s3中，含锆溶液中锆元素浓度为0.1～0.5mol/l，含锆溶液为氧氯化锆的水溶液，生物炭和含锆溶液的投料比为1:8～1:20g/ml。
10、优选的，步骤s3中，静置陈化时间为8-12h，固液分离采用离心分离或者抽滤方式。
11、优选的，步骤s3中，固化温度为50～200℃，固化时间为0.5-2h。
12、更优选的，步骤s3中，含锆溶液中锆元素浓度为0.3～0.5mol/l，搅拌反应10-14小时本专利技术还提供一种上述制备方法制得的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭。
13、进一步的，本专利技术提供一种上述选择性吸附磷酸根的载锆生物炭在污泥焚烧飞灰酸浸液中的应用。污泥焚烧飞灰酸浸液由市政污水污泥飞灰和硫酸通过湿式化学法制得。
14、本专利技术的高效选择性吸附磷的载锆生物炭应用于污泥焚烧飞灰的酸浸滤液中，可显著的在含有复杂重金属环境的酸浸滤液中选择性高效回收磷。
15、再进一步的，本专利技术提供一种上述载锆生物炭在含有共存阴离子的磷溶液中选择性吸附磷酸根方面的应用，共存阴离子包括cl-、no3-、hco3-、co32-、so42-。
16、与已有技术相比：本专利技术具有如下有益效果：
17、(1)本专利技术采用农林业废弃生物质进行生物炭的制备，不仅得到了一种有效的吸附材料，而且解决了大量固体废弃物污染与占地面积大的问题；
18、(2)本专利技术利用对磷有强亲和性的锆元素，采用浸渍法将纳米级化合物颗粒锆负载到生物碳上，制备出了高效选择性吸附磷的载锆生物炭，极大地提升了在含有多种重金属元素的溶液中对磷的吸附量；
19、(3)本专利技术制备的高效选择性吸附磷的载锆生物炭，比表面积大，并且生物炭内部的官能团有所增加，稳定性好，且具有较高的环境利用价值；
20、(4)本专利技术从市政污水污泥焚烧飞灰中高效提取磷，实现废弃物的资源化利用；
21、(5)本专利技术制备的吸附材料来源丰富、廉价易得、制备方法简单，适用于处理高浓度含磷废水以及含有多种重金属元素的含磷废水；选择性好、绿色环保、吸附效率可以达到99％以上。
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1.一种选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述废弃生物质为芦苇秸秆、核桃壳或稻壳中的一种或多种；烘干温度为105-110℃，干燥时间为10-30h；生物质小颗粒的粒径为3~5mm。
3.根据权利要求1所述的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S2中，热解温度为480-520℃，热解时间为1-3h；研磨后物料用100目筛网过筛。
4.根据权利要求1所述的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S3中，含锆溶液中锆元素浓度为0.1~0.5mol/L，含锆溶液为氧氯化锆的水溶液，生物炭和含锆溶液的投料比为1:8~1:20g/mL。
5.根据权利要求1所述的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S3中，静置陈化时间为8-12h，固液分离采用离心分离或者抽滤方式。
6.根据权利要求1所述的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方法，其特征在于，步骤S3中，固化温
7.一种根据权利要求1~6中任一项所述的制备方法制得的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭。
8.一种根据权利要求7所述的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭在污泥焚烧飞灰酸浸液中的应用。
9.根据权利要求8所述的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭在污泥焚烧飞灰酸浸液中的应用，其特征在于，污泥焚烧飞灰酸浸液由市政污水污泥飞灰和硫酸通过湿式化学法制得。
10.一种根据权利要求7所述的载锆生物炭在含有共存阴离子的磷溶液中选择性吸附磷酸根方面的应用，其特征在于，共存阴离子包括Cl-、NO3-、HCO3-、CO32-、SO42-。
...【技术特征摘要】
1.一种选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述废弃生物质为芦苇秸秆、核桃壳或稻壳中的一种或多种；烘干温度为105-110℃，干燥时间为10-30h；生物质小颗粒的粒径为3~5mm。
3.根据权利要求1所述的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方法，其特征在于，步骤s2中，热解温度为480-520℃，热解时间为1-3h；研磨后物料用100目筛网过筛。
4.根据权利要求1所述的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方法，其特征在于，步骤s3中，含锆溶液中锆元素浓度为0.1~0.5mol/l，含锆溶液为氧氯化锆的水溶液，生物炭和含锆溶液的投料比为1:8~1:20g/ml。
5.根据权利要求1所述的选择性吸附磷酸根的载锆生物炭的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊丽，袁沁，郑春丽，关杰，苏瑞景，刘诺，吴俊，郭耀广，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：
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