doi:10.7541/2023.2023.0137镧改性虾壳低温热解制备的生物炭对池塘养殖废水磷吸附的研究韩孟飞1,2徐栋1,3武俊梅1曹涛涛1白国梁1陈迪松1杨夯4吴振斌1(1.中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室,武汉430072;2.中国科学院大学,北京100049;3.武汉市生态环境科技中心,武汉430015;4.武汉理工大学,武汉430063)HCO¡3CO2¡3摘要:为提高生物炭对磷的去除效果和将厨余废弃物的资源化利用,文章以废弃虾壳为原料,用NaOH将LaCl3以La(OH)3沉淀形式附着在虾壳表面,进行热解得镧改性生物炭(CSLa)。采用XRF、SEM、BET、FTIR和XRD对改性前后的生物炭表征分析。采用吸附等温线模型和吸附动力学模型拟合生物炭的吸磷特征。研究了改性剂用量、初始pH、共存干扰离子对生物炭吸附磷的影响。结果表明镧化合物负载在生物炭表面,对磷吸附能力明显提高,最大理论吸附量为160.51mg/g,与CS400磷最大吸附量(100.60mg/g)相比约提高60%。在低浓度或高浓度磷溶液条件下,CSLa对磷吸附量和去除率均高于CS400,在实际水产养殖废水中更实用。吸附过程主要受化学吸附、颗粒内扩散控制。有关机理分析的结论表明表面沉淀作用、静电吸引、配体交换和内层络合作用是CSLa吸附磷的主要机理。CSLa更适合在弱酸性环境中除磷,不过在碱性环境条件下其吸附量也比较高。和对CSLa磷吸附有一定的抑制作用。研究以低温400℃为热解温度制备镧改性生物炭,不仅提升了生物炭对磷的吸附量和去除率,而且消耗热能较少,更有利于实际应用。关键词:虾壳生物炭;磷酸盐吸附;镧改性中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1000-3207(2024)02-0253-11我国池塘养殖主要以淡水养殖为主,内源污染中的氮磷污染,严重影响水产品质量和产量[1—3],必须净化养殖水体中的氮磷。对于脱氮过程,水产养殖业已经建立了相当成熟的技术和工艺,而对于脱磷技术却很少有人进行研究[4,5]。为了解决磷污染问题,需要寻找从废水中高效去除并回收磷酸盐的方法[6]。吸附法因其成本廉价、高效快捷、设备简单、运行可靠等优点被认为是最有效的除磷方法[7,8]。生物炭吸附材料因廉价易得,官能团丰富、比表面积大,结构多孔及较高的环境稳定性而受到青睐[9,10]。但在生物炭制备过程中,不可避免需要较高热能来热解吸附材料制备生物炭[11],为降低能耗本研究试图以低温热解吸附材料制备生物炭,既得到高效的磷吸附材料又节约电能。克氏原螯虾(俗称小龙虾)是重要的食用水产品,每年人类消耗的小龙虾高达数万吨,产生了大量的虾壳废弃物。本研究...
