一种农林废弃物基生物炭复合滤料的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开一种农林废弃物基生物炭复合滤料的制备工艺，包括以下步骤：配料：高铝矾土70份、高炉矿渣30份、农林废弃物基生物炭20

【技术实现步骤摘要】
一种农林废弃物基生物炭复合滤料的制备工艺


[0001]本专利技术涉及环保吸附滤料
，尤其是涉及一种农林废弃物基生物炭复合滤料及其制备工艺。

技术介绍

[0002]农林废弃物是农业和林业生产与加工过程中产生的副产品，主要有树皮、果壳、锯末、秸秆、蔗渣等,数量巨大，具有可再生、再生周期短、可生物降解、环境友好等优点，将其直接填埋或焚烧，不仅污染环境，而且会造成资源浪费，目前农林废弃物进行处理好再利用，比如经过发酵后制备栽培介质、制备土壤改良剂、有机肥料、生物炭等，其中农林废弃物生物炭在污水净化方面的应用很广。
[0003]现有技术中农林废弃物生物炭常用的方法有：对生物炭进行改性，比如采用柠檬酸活化生物炭、硅改性生物炭、镁改性生物炭等，以期增加其吸附性能。另外将生物炭复配其他成分比如凹凸棒土、壳聚糖等制备复合吸附材料。
[0004]目前生物炭基吸附材料存在的问题：1、吸附材料强度低，不易回收利用；2、不易挂膜或挂膜慢，对氨氮的吸附性能有待进一步增强。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种农林废弃物基生物碳复合滤料的制备工艺，制备的复合滤料强度高，便于回收利用；而且挂膜快，对氨氮、COD和P具有很强的吸附效果。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种农林废弃物基生物炭复合滤料的制备工艺，包括以下步骤：（1）农林废弃物粉碎干燥后，N2氛围下以10℃/min升温至600℃，烧制2h，得农林废弃物基生物炭；（2）配料：高铝矾土70份、高炉矿渣30份、农林废弃物基生物炭20
‑
25份、碳酸钙晶须15
‑
20份、硅酸钠2
‑
3份、增强剂10
‑
15份；（3）将硅酸钠加水配置成溶液，与高铝矾土、高炉矿渣、农林废弃物基生物炭、碳酸钙晶须和增强剂混合造粒，粒径为6
‑
8mm，烘干；（4）升温至400℃保温15min，然后以1
‑
2℃/min温至1150℃，煅烧20min，得产品。
[0007]进一步的，所述高铝矾土中Al2O
3 75
‑
76wt%，SiO
2 18
‑
18.5wt%，Fe2O
3 1
‑
1.1wt%。
[0008]进一步的，所述高炉矿渣中Al2O
3 14
‑
15wt%，SiO
2 35.01
‑
36wt%，CaO 39
‑
40wt%。
[0009]进一步的，所述增强剂由以下步骤制备而成：将聚乙烯醇溶解在热水中，配置成3
‑
4wt%的聚乙烯醇溶液，加入聚乙烯醇溶液总量2.3
‑
3wt%的聚乙二醇，然后加入二氧化硅与氟化铝搅拌均匀，在
‑
20℃下冷冻12h，置于室温下12h，循环4次，干燥、粉碎得产品；所述二氧化硅与氟化铝的摩尔比2：3，所述二氧化硅与氟化铝的总添加量为聚乙
烯醇溶液总量的20%。
[0010]进一步的，所述农林废弃物粉末为锯末、果壳、稻壳、秸秆、甘蔗渣中的一种或两种经干燥粉碎而成。
[0011]进一步的，将步骤（4）中制备的产品，浸入3
‑
5wt%碱液中，85℃活化40min，洗涤干燥，得复合滤料。。
[0012]本专利技术的有益效果是：1、本申请公开一种农林废弃物基生物碳复合滤料的制备工艺，其中该复合滤料是由高铝矾土、高炉矿渣和农林废弃物为主要原料经过煅烧而成，制备的滤料孔隙率为51.4
‑
53.6%，强度高，不易破损，方便回收利用；而且挂膜快，对污水中的重金属、N、P和COD均具有很强的吸附作用。
[0013]2、本申请制备复合滤料的原料有高铝矾土和高炉矿渣，其中高铝矾土、高炉矿渣的主要成分是Al2O3和SiO2，经过调节原料组成，高温煅烧后，原料中的Al2O3、SiO2等成分反应，最终相组成以莫来石相为主，强度很高，可以作为骨架成分。采用农林废弃物基生物炭和碳酸钙晶须复配作为致孔剂，预热时滤料内部的水分、有机物等发生分解，在滤料内部和外部产生气体；随着升温，有机物、无定型碳等成为产气来源，在滤料内部不断产气，内部气孔部分连通，并从表面逸出；继续升温，碳酸钙晶须发生分解，进一步产气，内部出现大量连通的气孔；因此本申请气孔分布均匀，比表面积大，整体结构强度高。
[0014]3、本申请还添加有增强剂，增强剂主要成分为氟化铝和二氧化硅，氟化铝和二氧化硅分散在聚乙烯醇的凝胶体系中，随着焙烧温度的升高，聚乙烯醇高温逐渐分解，氟化铝和二氧化硅在高温条件下发生气相反应，AlF3+H2O=AlOF+2HF，SiO2+4HF=SiF4+2H2O，随着温度的升高以及气相传输的影响，AlOF和SiF4继续反应，在复合滤料莫来石表面沿着一维方向生长，最终转化成莫来石晶须，填充在骨架的空隙中，一方面具有结构增强的作用，另一方面更有助于微生物挂膜，增加吸附和净水效果。
附图说明
[0015]图1为动态吸附试验模拟装置图；图2为氨氮的去除率曲线图；图3为COD去除率曲线图。
实施方式
[0016]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。
实施例1
[0017]一种农林废弃物基生物炭复合滤料的制备工艺，包括以下步骤：（1）农林废弃物粉碎干燥后，N2氛围下以10℃/min升温至600℃，烧制2h，得农林废弃物基生物炭；本实施例中农林废弃物粉末为锯末。
[0018]（2）配料：高铝矾土70份、高炉矿渣30份、农林废弃物基生物炭20份、碳酸钙晶须20份、硅酸钠2份、增强剂10份；（3）将硅酸钠加水搅拌均匀配置成溶液（水量为配料重量的30%），与高铝矾土、高
炉矿渣、农林废弃物基生物炭、碳酸钙晶须和增强剂混合造粒，粒径为8mm，100℃烘干；（4）升温至400℃保温15min，然后以1℃/min温至1150℃，煅烧20min；（5）将步骤（4）中制备的产品，浸入3wt%氢氧化钠溶液中，85℃活化40min，洗涤干燥，得复合滤料。
[0019]上述高铝矾土中Al2O
3 75
‑
76wt%，SiO
2 18
‑
18.5wt%，Fe2O
3 1
‑
1.1wt%；上述高炉矿渣中Al2O
3 14
‑
15wt%，SiO
2 35.01
‑
36wt%，CaO 39
‑
40wt%。步骤（2）中使用的农林废弃物基生物炭的粒径为70
‑
150μm，碳酸钙晶须直径1
‑
2μm，长度50
‑
80μm。
[0020]其中增强剂由以下步骤制备而成：将聚乙烯醇溶解在热水中，配置成3wt%的聚乙烯醇溶液，加入聚乙烯醇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农林废弃物基生物炭复合滤料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：（1）农林废弃物粉碎干燥后，N2氛围下以10℃/min升温至600℃，烧制2h，得农林废弃物基生物炭；（2）配料：高铝矾土70份、高炉矿渣30份、农林废弃物基生物炭20
‑
25份、碳酸钙晶须15
‑
20份、硅酸钠2
‑
3份、增强剂10
‑
15份；（3）将硅酸钠加水搅拌均匀，与高铝矾土、高炉矿渣、农林废弃物基生物炭、碳酸钙晶须和增强剂混合造粒，粒径为6
‑
8mm，烘干；（4）升温至400℃保温15min，然后以1
‑
2℃/min温至1150℃，煅烧20min，得产品。2.根据权利要求1所述的一种农林废弃物基生物炭复合滤料的制备工艺，其特征在于：所述高铝矾土中Al2O
3 75
‑
76wt%，SiO
2 18
‑
18.5wt%，Fe2O
3 1
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1.1wt%。3.根据权利要求1所述的一种农林废弃物基生物炭复合滤料的制备工艺，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宛莉，王丽，丁传雨，刘红侠，杜丽，
申请(专利权)人：南阳师范学院，
类型：发明
国别省市：