一种复合纳米生物质炭材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种复合纳米生物质炭材料的制备方法及其应用，通过将EM菌液与无机高分子絮凝剂PAC复配，并将复配液固定化于由水稻秸秆粉、纳米氧化锰及高岭土混合的在高温条件下制成的复合载体上，制作用于净化水产养殖污水的纳米生物质碳球。本发明专利技术的纳米生物质材料制作工艺简单，对水产养殖污水中悬浮物吸附絮凝效果好，对污水中悬浮物、氨氮、总磷、重金属等去除效果显著，具有迅速改善水质和消除异味等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及水处理
，具体设及一种复合纳米生物质炭材料的制备方法及 其应用。
技术介绍
我国水产养殖产量已占到世界水产养殖产量的2/3左右，水产养殖过程中投放的 饲料残余和鱼、邮、蟹类排泄物形成的污染物对养殖水体环境造成严重的影响，使得水体日 益富营养化，对周边水域的生态环境造成了越来越大的危害。据统计，江苏省水产养殖业养 殖塘全年换水量约为3万m 3 ? ha^，其中55、0)0、80〇5^闲^1?的净排放分别达到2280、999、 145、101、4.9化g ? ha-i。我国广大农村水产养殖W自然池塘和人工开挖的池塘养殖为主，养 殖受到周边环境的影响，自然生态系统中的食物链在养殖过程中频遭破坏，残巧、水产品排 泄物、死亡残体等大量有机物失去了被其它生物利用的机会，养殖水域生态功能退化，病害 日趋严重。如果不加控制和治理，W消耗水资源、污染环境为代价的水产养殖业是难W可持 续发展的。所W寻求环境友好、成本低廉的方法来净化水产养殖污水显得尤为重要和迫切， 对防控农业面源污染和保护水体生态环境及食品安全意义重大。 目前应用较多的水处理载体材料为活性炭、竹炭、沸石粉、PVC、底泥等，运些材料 虽各有特点，但存在诸如微生物挂膜难、孔隙率低、比表面积小等缺点。此外，一些研究表 明，污水处理过程中载体吸附污染物及固定化微生物效果与所用载体密切相关，良好的载 体不仅吸持污染物容量大，并能大大提高其中的微生物浓度和数量，而且微生物的活性较 强。载体对微生物及污染物的吸附能力取决于它的比表面积、空隙结构及表面特性等。综上 可知，选择适宜的载体在水处理中相当重要。
技术实现思路
专利技术目的：针对集约化水产养殖及污水排放引起的水体污染问题，应用纳米技术 对载体材料进行复配，提出了一种吸附功能强大的纳米生物质炭材料的制备方法及其应 用，本专利技术得到的产品能有效去除水产养殖污水中的悬浮物、氮、憐、重金属等污染物质。 技术方案:为实现上述技术目的，本专利技术提供了一种复合纳米生物质炭材料的制 备方法，包括如下步骤： (1)将EM原液、糖蜜、PAC固体和去离子水按3~5% :2~5% :5~10% :80~92%的 质量百分比混合，并将其移入反应瓶中，在密闭条件下，放入恒溫培养箱中发酵3~5天，设 置发酵溫度为37°C，摇床转速为120~18化/min，制得EM-PAC复配液;EM原液含有光合菌、乳 酸菌、酵母菌、放线菌等复合微生物，净化水体效果好，且其复壮液有一定的絮凝特性，对悬 浮物的清除效果较佳;糖蜜的作用是在微生物复壮过程中作为能源物质，快速地使EM复壮 成功;PAC固体对水体的净化效果优于硫酸侣，且适应的抑范围较广，对水体浊度及悬浮物 的净化效果尤为显著； (2)将干燥的賴杆粉碎，过2mm筛，然后在不诱钢罐中按水稻賴杆粉:高岭±粘结剂 :纳米氧化儘=85~93:10~4:5~3的质量百分比配成混合物压实，过盖密闭，然后放入马 弗炉中，450~550°C下裂解50~60min;高岭±可^在载体成球过程中提供很好的粘结性， 使得载体不易破裂； (3)将步骤(2)得到的混合物取出放入真空干躁器中，冷却至室溫，得到纳米生物 质炭，磨细过100目筛，然后将按纳米生物质炭、EM-PAC复配液按照质量百分比90~95% :5 ~10%合得到复合纳米生物质炭材料。EM-PAC复配液能够吸持污水中各类污染物质，调节 水体pH，降低水体色度，去除臭味。 优选地，步骤（1)中，所述的EM原液含有乳酸菌、酵母菌、光合细菌等复合微生物， 活菌数不少于1亿个/毫升，抑不小于3.8，颜色为黄褐色，半透明液体，气味为较浓醇酸味或 酸味。 步骤(1)中，所述的PA徊体过100目筛。 优选地，所述的蜂蜜为超市中购置的蜂蜜产品。 步骤(2)中，所述的粘结剂高岭±，优选地为过600目的化工产品高岭±，所述的纳 米氧化儘粒径为20~40nm。纳米氧化儘具有巨大的比表面积和多孔特点，有较好的生物相 容性，且吸附量大，可有效提高生物质炭球的吸附、固定和着生作用。而用EM-PAC和纳米氧 化儘改性后的生物质炭孔隙率和比表面积增大，孔性好，对污染物质具有更强的吸附能力， 微生物更易挂膜。 具体地，步骤(2)中，所述的賴杆为水稻賴杆、小麦賴杆、玉米賴杆和烟草賴杆中的 任意一种。 通过上述的制备方法得到的复合纳米生物质炭材料同样在本专利技术的保护范围内。 本专利技术进一步提出了上述复合纳米生物质炭材料在制备用于水产养殖污水净化 的试剂中的用途。 在用于水产养殖污水净化时，将所述的复合纳米生物质炭材料利用成型机制备成 颗粒状，然后投放于待作用的水体中。 优选地，利用智能模式成球机将所述纳米生物质炭材料制备成球形，球的直径控 制在50~60mm。然而将生物质材料制备成其他形状也在本专利技术的保护范围内。[001引在应用时，所述纳米生物质炭球的用量为1000~2000克/m3。 有益效果:与现有技术相比，本专利技术具有如下优点： (1)本专利技术选用EM并将其与絮凝效果及吸附效果显著的PAC复配发酵，大大增加了 对悬浮物的吸附去除效果。同时选用生物賴杆、高岭±混合制备生物载体，利用纳米氧化儘 的高比表面积（1000~1 SOOmVg)和其对生物质炭的改性能力，使得生物质炭的比表面积和 附着的微生物数量和活性明显增加，与活性炭相比，本专利技术的生物质炭具有更好的生物相 容性，更大的细胞吸附量，且成本不高； (2)本专利技术的制备方法工艺简单，生产成本低，具有能够迅速吸持和分解水产养殖 污水中的悬浮物、氮、憐、重金属等污染物质、改善水质等优点； (3)所用菌液为发酵的EM-PAC复配液，其好氧和厌氧分解功能齐全，絮凝效果好， 适应环境能力强； (4)在生物质炭制作过程中加入纳米氧化儘，使得生物质炭改性，具有更好的生物 相容性，细胞吸附量可达500~700mg/g; (5)在生物质炭球成型过程中加入EM-PAC复配液，使纳米生物质炭球放入污水及 水体后，其携带的微生物能迅速适应环境，并对水体环境进行调控，迅速改善水质。【具体实施方式】试剂来源： 本专利技术使用的纳米氧化儘是从北京德科岛金科当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合纳米生物质炭材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将EM原液、糖蜜、PAC固体和去离子水按3～5％∶2～5％∶5～10％∶80～92％的质量百分比混合，并将其移入反应瓶中，在密闭条件下，放入恒温培养箱中发酵3～5天，设置发酵温度为37℃，摇床转速为120～180r/min，制得EM‑PAC复配液；(2)将干燥的秸秆粉碎，过2mm筛，然后在不锈钢罐中按水稻秸秆粉：高岭土粘结剂：纳米氧化锰＝85～93∶10～4∶5～3的质量百分比配成混合物压实，过盖密闭，然后放入马弗炉中，450～550℃下裂解50～60min；(3)将步骤(2)得到的混合物取出放入真空干躁器中，冷却至室温，得到纳米生物质炭，磨细过100目筛，然后将按纳米生物质炭、EM‑PAC复配液按照质量百分比90～95％∶5～10％合得到复合纳米生物质炭材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵孝候，秦恒基，王明月，杨绪，毛欣宇，朱福新，陈立华，王夕方，
申请(专利权)人：河海大学，江苏生久农化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32