本技术属于环境水处理技术领域,具体涉及一种吸附尿液中微量元素的改性生物炭及其制备方法和应用。所述改性生物炭是以废弃生物质为原料,经高温炭化热解,并采用左旋多巴进行改性后获得,其粒径在0.15 mm以下。本发明提供的改性生物炭比表面积大、孔隙发达、表面含氧官能团多;本发明所述改性生物炭在应用于尿液中微量元素的吸附后,与改性前的生物炭相比,其对于硼、铁、锰、钼、锌的吸附率得到显著提升,同时有效降低了新污染物如磺胺甲恶唑的吸附率,且稳定性良好,吸附后可以解吸再生并重复使用。
背景技术
水培技术作为一种无土栽培方法,通过营养液供给植物所需的养分,因其节水、高效的特点,广泛应用于蔬菜生产。然而,水培系统面临的主要挑战在于营养液的成本和可持续性,传统营养液成本高且可持续性差。为解决这一问题,尿液作为一种可行的替代方案受到关注。尿液富含氮、磷、钾等植物生长所需的宏量元素以及铁、铜、锌等微量元素。通过回收尿液中的营养元素作为水培营养液的一部分,既能降低成本,又能促进资源循环利用,提升农业的可持续性。目前,大量研究已经集中在从尿液中回收氮、磷、钾元素,而对于尿液中微量元素的回收研究则相对较少。因此,开发一种能够从尿液中高效回收微量元素的技术,成为了亟待解决的问题。
生物炭因其良好的吸附性能和环境友好性,已被广泛应用于水处理和土壤改良等领域。生物炭的多孔结构和较大的比表面积使其在吸附水体中的重金属和微量元素方面具有显著优势。然而,未经改性的生物炭在处理复杂废水,特别是含有有机物和无机盐类的尿液中的痕量金属离子时,其吸附效果往往受到限制。为提高生物炭对微量元素的吸附能力,研究人员通过各种改性手段,如化学改性、表面活性剂修饰和高温热处理等,以增强其吸附性能和选择性。
因此,开发一种生物炭改性材料,以回收尿液中的微量元素并将其用于水培营养液中,具有重要的实际应用价值和广阔的市场前景。
实现思路