本發(fā)明涉及生物炭，具體地，涉及一種生物炭的制備方法及其應(yīng)用。此外，本發(fā)明還涉及一種去除水中含磷物質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
1、磷(p)是動(dòng)植物生長發(fā)育的重要元素。然而，水體中過量的磷(p)的存在會導(dǎo)致富營養(yǎng)化，從而對水生生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。為了防止磷的過度排放，世界各地的污水處理廠都要求制定嚴(yán)格的磷排放標(biāo)準(zhǔn)。近年來，化學(xué)沉淀、物理吸附和生物吸收等各種處理方法被開發(fā)出來，并應(yīng)用于水體富營養(yǎng)化的控制。在各種方法中，化學(xué)沉淀成本高，產(chǎn)生大量固體廢物；生物吸收可能受到微生物對環(huán)境的敏感性的限制；吸附法具有較高的選擇性和實(shí)用性，是去除磷的一種高效、可行的方法。生物炭是一種從生物質(zhì)熱解過程中提取的富碳材料，對陽離子和有機(jī)污染物具有優(yōu)異的吸附性能。但其對陰離子污染物如磷酸鹽等的吸附能力很低。必須通過修飾來提高其對磷酸鹽的吸附能力。
2、目前，許多研究報(bào)道了用金屬陽離子試劑(如la3+、fe3+、al3+和mg2+)對生物炭進(jìn)行改性的方法，改性極大地提高了對磷酸鹽的吸附性能。然而，大量的la3+、fe3+和al3+可能會在溶液中浸出，特別是在酸性條件下，這會對水生生態(tài)系統(tǒng)造成危害。而鈣(ca)對水生環(huán)境的危害相對較小，易于獲得，適合對生物炭進(jìn)行改性，以提高吸附效率。然而，用化學(xué)試劑(ca2+)改性的合成材料具有操作復(fù)雜、成本高的特點(diǎn)，限制了改性材料在實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用，且對磷的吸附效果還有待提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)處理含磷物質(zhì)污染水體存在的工藝繁復(fù)、成本高昂及對磷的吸附效果還有待提高問題，從而提供一種生物炭的制備方法及其應(yīng)用，還涉及一種去除水中含磷物質(zhì)的方法。該生物炭具有優(yōu)良的多孔結(jié)構(gòu)和對含磷物質(zhì)具有持續(xù)高效且穩(wěn)定的吸附性能，能夠高效地吸附去除水體中的磷污染物，同時(shí)，其制備方法具有工藝流程簡單、成本低和環(huán)境友好明顯優(yōu)勢，利用沼渣和蛋殼等環(huán)保材料制備生物炭，實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化利用，減少了對環(huán)境的負(fù)面影響，具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供一種生物炭的制備方法，其特征在于，該制備方法包括：將沼渣、蛋殼混合后進(jìn)行炭化反應(yīng)。
3、優(yōu)選地，所述蛋殼選自雞蛋殼、鴨蛋殼、鵝蛋和鵪鶉蛋中的至少一種。
4、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述蛋殼為雞蛋殼。
5、優(yōu)選地，以干重計(jì)的所述沼渣與蛋殼的質(zhì)量比為1：1-3。
6、優(yōu)選地，所述炭化反應(yīng)的條件包括：溫度為800-900℃、時(shí)間為90-180min、升溫速率為5-15℃/min。
7、本發(fā)明第二方面提供一種如前所述的方法制備的生物炭。
8、本發(fā)明第三方面提供一種如前所述的生物炭在去除液體中含磷物質(zhì)中的應(yīng)用。
9、優(yōu)選地，所述含磷物質(zhì)為磷酸鹽。
10、優(yōu)選地，所述含磷物質(zhì)為磷酸二氫鹽。
11、本發(fā)明第四方面提供一種去除水中含磷物質(zhì)的方法，其特征在于，該方法包括：將含磷污水與如前所述的生物炭混合。
12、優(yōu)選地，所述混合的條件包括：溫度為20-30℃，時(shí)間為2-4h。
13、優(yōu)選地，所述混合在搖床中進(jìn)行。
14、優(yōu)選地，所述含磷物質(zhì)選自正磷酸鹽和/或偏磷酸鹽，優(yōu)選為磷酸一氫鹽和磷酸二氫鹽，進(jìn)一步優(yōu)選為磷酸二氫鹽。
15、優(yōu)選地，相對于1g的所述含磷物質(zhì)，所述生物炭的用量為0.2-0.4g。
16、優(yōu)選地，在所述含磷污水中，所述含磷物質(zhì)的含量為45-55mg/l。
17、優(yōu)選地，所述方法還包括：將混合后的污水過濾。
18、優(yōu)選地，所述過濾使用的過濾膜的孔徑為0.45-1.2μm。
19、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的方法，通過采用高溫炭化法處理沼渣和雞蛋殼制備多孔生物炭，對水中的含磷物質(zhì)有較好的吸附效果，能夠用于去除污水中的磷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)沼渣炭資源化利用，能夠適應(yīng)不同水質(zhì)條件和處理需求，可以多次使用，進(jìn)一步降低了處理成本。本發(fā)明的制備方法制備得到的生物炭對水中的含磷物質(zhì)能夠持續(xù)提供高效、穩(wěn)定的吸附，滿足長期的水污染處理需求，本發(fā)明的生物炭制備方法的研究和應(yīng)用推動(dòng)了水污染處理領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新，為其他類似污染物的處理提供了新思路和方法。
1.一種生物炭的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：將沼渣和蛋殼混合后進(jìn)行炭化反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述蛋殼選自雞蛋殼、鴨蛋殼、鵝蛋和鵪鶉蛋中的至少一種；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，以干重計(jì)的所述沼渣與所述蛋殼的質(zhì)量比為1：1-3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述炭化反應(yīng)的條件包括：溫度為800-900℃、時(shí)間為90-180min、升溫速率為5-15℃/min。
5.一種生物炭，其特征在于，所述生物炭由權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。
6.權(quán)利要求5所述的生物炭在去除液體中含磷物質(zhì)中的應(yīng)用；
7.一種去除水中含磷物質(zhì)的方法，其特征在于，所述方法包括：將含磷污水與權(quán)利要求5所述的生物炭混合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述混合的條件包括：溫度為20-30℃，時(shí)間為2-4h；
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述含磷物質(zhì)選自正磷酸鹽和/或偏磷酸鹽，優(yōu)選為磷酸一氫鹽和磷酸二氫鹽，進(jìn)一步優(yōu)選為磷酸二氫鹽；
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：將混合后的污水過濾；