一种碱渣和秸秆制备的生物炭及其在除磷和除锰中的应用制造技术

本发明专利技术属于生物炭制备和废弃物回收技术领域，具体涉及一种碱渣和秸秆制备的生物炭及其在除磷和除锰中的应用。所述的秸秆为甜高粱秸秆；将碱渣与秸秆干燥研磨后，按照干重质量比1

【技术实现步骤摘要】
一种碱渣和秸秆制备的生物炭及其在除磷和除锰中的应用


[0001]本专利技术属于生物炭制备和废弃物回收
，具体涉及一种碱渣和秸秆制备的生物炭及其在除磷和除锰中的应用。

技术介绍

[0002]目前，去除降解水体中磷和重金属锰的技术和方法有很多，包括电渗析、离子交换、沉淀和生物转化，但这些方法在具体运行过程中存在各种各样的弊端，如去除效率低、潜在的二次污染、运行维护成本高等，阻碍了其在实际中的大规模应用。
[0003]相比之下，吸附法是一种高效、经济、环保的去除水中磷和重金属的方法，并且近年来在吸附污染物方面，因生物炭高效、环保、材料易获取、经济实惠、可大规模投入实际应用等优点受到广泛关注。此外，生物炭的应用可以提高农业生产力，净化废水，并有助于减少化肥的使用，具有良好的发展前景。然而，由于生物炭对阴离子污染物(如磷酸盐)的吸附能力较低，有必要对其进行改性以提高其对磷酸盐的吸附能力。

技术实现思路

[0004]针对现阶段除磷存在的问题，以及碱渣的综合利用的问题，本专利技术采用碱渣改性生物炭吸附水体中的磷酸盐，并将吸附磷酸盐后的改性生物炭加入土壤，可改善酸性土壤环境并增加土壤有机碳含量以及磷、钙、镁等矿质养分，有效促进小麦的生长。同时，利用碱渣改性生物炭进行了水体中重金属锰的去除。
[0005]本专利技术的技术方案如下：一种碱渣和秸秆制备的生物炭，所述的秸秆为甜高粱秸秆；将碱渣与秸秆按照干重质量比0:1、1:1、2:1、1:2、1:0混合后，干燥研磨后，在氮气氛围中经高温热解，即可。r/>[0006]优选地，所述的碱渣与秸秆的干重质量比2：1。
[0007]优选地，所述的研磨须过0.15mm以下的筛网。
[0008]优选地，所述的高温热解为700
‑
900℃，热解时间为1
‑
3h。
[0009]本专利技术的另一目的，保护上述生物炭在除磷上的应用。
[0010]进一步地，所述的除磷为水体中除磷。
[0011]进一步地，所述的使用方法为：将生物炭放入含磷废水水中，得到吸附磷酸盐后的生物炭。
[0012]本专利技术的另一个目的，是保护一种负载磷酸盐的材料，为上述吸附磷酸盐后的生物炭。
[0013]本专利技术的另一个目的，是保护上述负载磷酸盐的材料作为缓释磷肥的应用。
[0014]优选地，用于小麦的种植。
[0015]本专利技术的另一目的，保护上述生物炭在除锰上的应用。
[0016]采用上述方法，本专利技术制备得到了一种碱渣改性甜高粱秸秆生物炭，粒径均匀，其磷酸盐最大吸附容量可达114.96 mg/g；去除锰的最大吸附容量达到125.97 mg/g。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)环保效益高。本专利技术实现了对工业废弃物碱渣和农业废弃物甜高粱秸秆的回收利用，避免了资源的过度浪费。同时，相比于现阶段化学试剂改性生物炭除磷和除锰，碱渣改性生物炭无二次污染，不会产生新的环境问题，符合以废治废的环保理念。
[0018](2)去除污染物效果好。通过对物料比例、热解参数等进行优化，使碱渣改性生物炭对于磷酸盐的最大吸附容量可达114.96mg/g，对锰的最大吸附容量可达125.97 mg/g，分别是未改性生物炭的100倍和7倍。
[0019](3)再生利用能力强。吸附磷酸盐后的改性生物炭可作为缓释磷肥有效促进小麦等农作物的生长。
[0020](4)应用范围广。本专利技术不仅对阴离子污染物（磷酸盐）有良好的去除效果，对重金属锰也表现良好的去除能力，为将来去除更多的污染物提供了可能性。
[0021](5)实用性强。本专利技术原材料易得，制备成本低，工艺流程简单，所获得的除污效果好，局限性小，实际应用价值高。
附图说明
[0022]图1为本专利技术利用碱渣制备改性生物炭的工艺流程图；图2 左为吸附磷酸盐的等温线模型、右为吸附重金属Mn的等温线模型（BC为纯秸秆生物炭、SRB为碱渣与秸秆按照一定比例混合制备的生物炭、SR为纯碱渣生物炭）。
具体实施方式
[0023]实施例1一种碱渣和秸秆制备的生物炭的制备方法，包括以下步骤：
①
将碱渣在105℃下干燥24h，干燥后的碱渣用粉碎机粉碎后过0.1mm筛网。将甜高粱秸秆在75℃下干燥24h，干燥后的甜高粱用粉碎机粉碎后过0.1mm筛网。
[0024]②
将过筛后的碱渣与甜高粱秸秆粉末以2:1的质量比混合均匀，然后在N2气氛下使用管式炉在800℃下高温热解2h。在升温过程中，保持10℃/min的速度不变。待改性生物炭自然冷却后，研磨过0.1mm筛网。
[0025]实施例2一种碱渣和秸秆制备的生物炭的制备方法，包括以下步骤：
①
将碱渣在105℃下干燥24h，干燥后的碱渣用粉碎机粉碎后过0.1mm筛网。将甜高粱秸秆在75℃下干燥24h，干燥后的甜高粱用粉碎机粉碎后过0.1mm筛网。
[0026]②
将过筛后的碱渣与甜高粱秸秆粉末以2:1的质量比混合均匀，然后在N2气氛下使用管式炉在900℃下高温热解1h。在升温过程中，保持10℃/min的速度不变。待改性生物炭自然冷却后，研磨过0.1mm筛网。
[0027]实施例3一种碱渣和秸秆制备的生物炭的制备方法，包括以下步骤：
①
将碱渣在105℃下干燥24h，干燥后的碱渣用粉碎机粉碎后过0.1mm筛网。将甜高粱秸秆在75℃下干燥24h，干燥后的甜高粱用粉碎机粉碎后过0.1mm筛网。
[0028]②
将过筛后的碱渣与甜高粱秸秆粉末以2:1的质量比混合均匀，然后在N2气氛下
使用管式炉在700℃下高温热解3h。在升温过程中，保持10℃/min的速度不变。待改性生物炭自然冷却后，研磨过0.1mm筛网。
[0029]实施例4与实施例1相比，碱渣与甜高粱秸秆的质量比为1:1。
[0030]实施例5与实施例1相比，碱渣与甜高粱秸秆的质量比为1:2。
[0031]对比例1与实施例1相比，将单独的碱渣按实施例1步骤
②
的方法高温热解得到纯碱渣生物炭。
[0032]对比例2与实施例1相比，将单独的甜高粱秸秆按实施例1步骤
②
的方法高温热解得到秸秆生物炭。
[0033]实施效果例实验例1取实施例1
‑
5及对比例1、2得到的吸附剂0.05g，分别加入到30ml的磷酸盐溶液（浓度为50、100、150、200、250、300、350、400 mg/L，pH=5)中，待吸附反应达到平衡时，测量溶液中剩余的磷酸盐浓度并计算各个实施例得到材料的最大吸附容量，结果见图2的左图，同时获得吸附磷酸盐的生物炭。不同实施例对磷酸盐的最大吸附容量如表1所示。
[0034]表1 不同质量比下所得吸附剂对磷的最大吸附容量。
[0035]通过表1可以看出，在所有材料中，以2:1质量比混合的改性生物炭对磷酸盐去除效果仅次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱渣和秸秆制备的生物炭，其特征在于，所述的秸秆为甜高粱秸秆；将碱渣与秸秆干燥研磨后，按照干重质量比1
‑
2：1
‑
2混合，置于通入氮气的管式炉中高温热解，即可。2.根据权利要求1所述的生物炭，其特征在于，所述的碱渣与秸秆的干重质量比2：1。3.根据权利要求1所述的生物炭，其特征在于，所述的研磨须过0.15mm以下的筛网。4.根据权利要求1所述的生物炭，其特征在于，所述的高温热解为700
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘乐乐，张明亮，董鹏，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：