本發(fā)明涉及廢棄物資源化利用和環(huán)境污染治理，尤其涉及一種鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑及其制備方法與應用。
背景技術：
1、作為一種不可再生資源，磷不僅是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)，也是生命體生長和發(fā)展不可或缺的重要元素之一。然而，每年都有大量的磷排放至水體中，不僅導致寶貴的磷資源浪費，還造成水體富營養(yǎng)化，對水生生態(tài)系統(tǒng)構成巨大威脅。吸附法因其適用范圍廣、操作簡單及處理成本低等優(yōu)點被認為是處理含磷廢水的常用方法。生物炭具有比表面積大、多孔結構及豐富的化學基團等優(yōu)點，是一種吸附性能良好的吸附劑，被廣泛應用于環(huán)境修復領域。
2、近年來，我國已成為全球最大的生豬養(yǎng)殖國家，養(yǎng)殖的生豬數(shù)量可占全球的一半左右。與此同時，我國每年豬糞產(chǎn)生量高達2.7億噸，如此巨大的資源，如處置不當，會造成一系列的環(huán)境污染問題。采用豬糞制備生物炭不僅可以實現(xiàn)糞便減量化和無害化的目標，減少環(huán)境污染，又可以達到廢物利用的目的，帶來環(huán)境和經(jīng)濟效益。但未改性的豬糞生物炭等電位點較低，在溶液中顯負電，與磷酸根離子形成靜電排斥作用，不利于其吸附。同時豬糞生物炭本身吸磷的活性位點有限，吸磷能力較弱，甚至還會釋放內(nèi)源磷，導致磷濃度升高。因此需要對其進行改性，以提高豬糞生物炭的吸磷能力。
3、金屬改性生物炭是提高生物炭吸磷能力的有效方法，然而以金屬化學試劑為改性劑的生物炭由于制備工藝繁瑣且成本較高，在實際應用中使用受限。鋼渣是鋼鐵在冶煉過程中產(chǎn)生的一種強磁性固體廢物，其主要化學成分為鈣、鐵、鋁和錳的氧化物。鋼渣中所含金屬元素可與磷酸根反應生成磷酸鹽沉淀，且鋼渣較高的比表面積和孔隙率使其對磷酸鹽具有較強的吸附性能。我國作為煉鋼大國，每年煉鋼產(chǎn)生的鋼渣約1.15億噸，約占工業(yè)固體廢物總量的24％。而當前國內(nèi)對鋼渣的利用率極低，不僅對環(huán)境構成了嚴重威脅，而且造成了大量潛在資源的浪費?；诖耍怨I(yè)廢棄物鋼渣為改性劑，農(nóng)業(yè)廢棄物豬糞為原料，開發(fā)一種具有良好吸附磷的生物炭基材料，對于固體廢棄物的資源化、磷素資源高效回收和水體富營養(yǎng)化治理具有重要的意義和作用。
技術實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑及其制備方法與應用，以解決目前對豬糞和鋼渣的利用率低，導致環(huán)境污染和大量資源浪費的問題。
2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
3、本發(fā)明提供了一種鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑的制備方法，包括如下步驟：
4、(1)將濕豬糞和鋼渣塊分別自然風干后研磨過篩，得到干豬糞和鋼渣粉末；
5、(2)將干豬糞和鋼渣粉末混合后進行限氧熱解，得鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑。
6、作為優(yōu)選，所述研磨過篩所用篩網(wǎng)的孔徑目數(shù)獨立的為90～120目。
7、作為優(yōu)選，所述干豬糞和鋼渣粉末的質(zhì)量比為1～5:1～5。
8、作為優(yōu)選，所述限氧熱解在保護氣體下進行，保護氣體包括氮氣，保護氣體的流速為0.1～0.2m3/h。
9、作為優(yōu)選，所述限氧熱解的溫度為400～600℃，限氧熱解的保溫時間為30～180min，限氧熱解的升溫速率為10～25℃/min。
10、作為優(yōu)選，所述限氧熱解結束后，將所得產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫，得鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑。
11、本發(fā)明還提供了所述鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑的制備方法制備得到的鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑。
12、本發(fā)明還提供了所述鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑在吸附磷酸鹽中的應用。
13、經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有益效果如下：
14、本發(fā)明通過鋼渣改性有效提高了豬糞生物炭對磷酸鹽的吸附性能，磷酸鹽的最大吸附容量可達24.97mg/g。本發(fā)明所使用原料來源廣泛，制備方法簡單，設備要求低，可適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
1.一種鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑的制備方法，其特征在于，所述研磨過篩所用篩網(wǎng)的孔徑目數(shù)獨立的為90～120目。
3.根據(jù)權利要求2所述鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑的制備方法，其特征在于，所述干豬糞和鋼渣粉末的質(zhì)量比為1～5:1～5。
4.根據(jù)權利要求1或3所述鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑的制備方法，其特征在于，所述限氧熱解在保護氣體下進行，保護氣體包括氮氣，保護氣體的流速為0.1～0.2m3/h。
5.根據(jù)權利要求4所述鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑的制備方法，其特征在于，所述限氧熱解的溫度為400～600℃，限氧熱解的保溫時間為30～180min，限氧熱解的升溫速率為10～25℃/min。
6.根據(jù)權利要求5所述鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑的制備方法，其特征在于，所述限氧熱解結束后，將所得產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫，得鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑。
7.權利要求1～6任一項所述鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑的制備方法制備得到的鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑。
8.權利要求7所述鋼渣改性豬糞生物炭吸附劑在吸附磷酸鹽中的應用。