不同压强下微波水热炭的制备及其磷吸附性能
2020-07-30张凯韦秀丽王冰施国中杨玉鹏
张凯,韦秀丽,2,王冰,2,施国中,杨玉鹏,2
(1.农业废弃物资源化利用技术与设备研发重庆市重点实验室,重庆 401329;2.重庆市农业科学院 农业工程研究所,重庆 401329;3.农业农村部农村可再生能源开发利用重点实验室,四川 成都 610041)
磷是生命过程中必须元素,近年来,磷危机受到了普遍关注[1-2]。如何高效、快速的回收利用磷受到了国内外研究者的关注,其中吸附法[3-4]备受关注。
水热炭(HTC)是指利用生物质进行碳化所制得的一种微米或纳米尺寸炭球的多孔结构固体[5-6]。微波加热是一种常见的加热技术,但微波加热具有选择性,并不是所有物料都能吸收微波达到热解温度[7-9]。预实验发现,以蚯蚓粪为原料[10-12],进行微波水热反应,釜内温度达到193 ℃后无法继续升高,此时反应釜压强约为2.0 MPa,增加微波加热功率,反应温度基本保持不变。为此,提出通过改变反应体系压强来研究其对水热炭磷吸附性能的影响。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
磷酸二氢钾(KH2PO4)、氢氧化钾(KOH)、盐酸(HCl)、氯化钾(KCl)等均为分析纯,购自重庆川东化工集团有限公司;所有溶液均采用去离子水配制。
FA-1204C电子天平;MDS-6G多通量微波消解/萃取系统;T6紫外/可见光分光光度计;IQ150 pH计;Nicolet6700红外光谱分析仪;TGL-18MS高速离心机;101-1BS电热鼓风干燥箱;ZD-85恒温振荡箱。
1.2 水热炭的制备
蚯蚓粪取自重庆市农业科学院农业工程研究所循环农业示范基地。挑拣出杂质后将蚯蚓粪转移至100 mL的聚四氟乙烯高压反应釜内(固液质量比为1∶4),分别在不同压强条件下(2.0,2.5,3.0 MPa)进行反应,到达目标温度后停留4 h制得水热炭混合溶液。……
