一种梯度改性生物质掺杂污泥生物炭的制备方法及应用

本发明涉及一种生物质掺杂污泥生物炭的制备，特别是涉及一种梯度改性生物质掺杂污泥生物炭的制备方法及应用，属于生物炭制备。

背景技术：

1、污泥是污水处理过程中产生的半固态或固态物质，我国剩余干污泥年产量为1369万吨，预计到2050年将突破1800万吨。目前，我国城市剩余污泥常规处置方法有污泥焚烧热能利用、污泥厌氧消化生产沼气、污泥热解资源化利用和污泥堆肥作肥料用，其中污泥热解过程中热解气的热值较低以及热解过程中重金属在生物炭中富集。

2、我国农业废弃物年产量为10亿吨。将农业废弃物生物质与污泥共热解，不仅能够以较低的能耗更快地合成生物炭，还可以提高碳储量、比表面积，丰富孔隙结构，减少重金属的富集，在实际应用中一定程度上减少重金属的危害。

3、因此，将污泥与生物质进行共热解资源化利用的同时，可以提升生物炭自身的性质，所制备的梯度改性生物质掺杂污泥的生物炭对盐酸四环素的吸附能力是原始生物炭的三倍多，具有良好的应用前景。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是实现一种成本低廉、操作简易且性能优越的污泥-竹子共热解以koh梯度改性污泥基生物炭的方法。

2、本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

3、一种梯度改性生物质掺杂污泥生物炭的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤一：取污泥，脱水、风干，将浸渍koh的竹子生物质掺杂至污泥中粉碎筛分，其中污泥为含水率80-85％的城市污水处理厂二沉池剩余脱水污泥；竹子生物质在粉碎后过筛浸渍koh活化剂后烘干再与污泥混合粉碎成颗粒；

5、步骤二：将筛分后的颗粒再次浸渍koh，用管式炉进行热解；

6、步骤三：将热解得到的生物炭用盐酸超声浸渍后，用纯水反复冲洗至中性，干燥得到终样。

7、优选的，在步骤一中，污泥取自污水处理厂二沉池剩余脱水污泥，风干至含水率为60-70％。

8、优选的，在步骤二中，利用鼓风干燥箱，将颗粒再次浸渍koh中，在不超过105℃的温度下干燥6h，得到固定粒径的污泥颗粒，置于高温管式炉中限氧高温热解，后取出并冷却至室温。

9、优选的，在步骤三中，冷却至室温的污泥基生物炭以1:10的固液比进行超声浸渍30min。

10、本发明的有益技术效果：按照本发明的梯度改性生物质掺杂污泥生物炭的制备方法及应用，利用简单的工具和药剂，并且使用农业废弃物掺杂于污泥中作为改性生物炭的一部分，资源化利用的同时，会减少重金属在生物炭上的富集并且以更低的能耗合成生物炭，通过生态的方法达到处理城市剩余污泥并扩大其资源化利用且性能更加优越的目的。改性方法使用梯度改性，先将生物质用koh改性后掺杂于污泥中，将粉碎后的生物质-污泥混料颗粒再次使用koh改性，最终炭化的产物使用hcl超声浸渍，通过这种梯度改性方式，制备的生物炭对于目标污染物盐酸四环素有着较高的吸附效果，形成一种双重增益。同时，也为污泥基生物炭的制备、改性、应用等提供了新思路，具有广阔的市场前景。

技术特征：

1.一种梯度改性生物质掺杂污泥生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种梯度改性生物质掺杂污泥生物炭的制备方法，其特征在于，在步骤一中，污泥取自污水处理厂二沉池剩余脱水污泥，风干至含水率为60-70％。

3.根据权利要求1所述的一种梯度改性生物质掺杂污泥生物炭的制备方法，其特征在于，在步骤二中，利用鼓风干燥箱，将颗粒再次浸渍koh中，在不超过105℃的温度下干燥6h，得到固定粒径的污泥颗粒，置于高温管式炉中限氧高温热解，后取出并冷却至室温。

4.根据权利要求1所述的一种梯度改性生物质掺杂污泥生物炭的制备方法，其特征在于，在步骤三中，将冷却至室温的污泥基生物炭以1:10的固液比进行超声浸渍。

技术总结
本发明公开了一种梯度改性生物质掺杂污泥生物炭的制备方法及应用，属于生物炭制备技术领域，步骤一：取污泥，脱水、风干，将浸渍KOH的竹子生物质掺杂至污泥中粉碎筛分；步骤二：将筛分后的颗粒再次浸渍KOH，用管式炉进行热解；步骤三：将热解得到的生物炭用盐酸超声浸渍后，用纯水反复冲洗，干燥得到终样。采用污泥和生物质作为热解原料资源化利用的同时在热解过程中会减少重金属在生物炭上的富集并且以更低的能耗合成生物炭，在重复利用五次后，仍有着72％的吸附效率，吸附容量仅下降约10mg/g，有着较好的市场应用前景。

技术研发人员：张庆云,陈力嘉,陈赛赛,张晓颖,徐大勇,毛祥,洪亚军,彭昌盛,谢学辉,左锐
受保护的技术使用者：安徽工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6