一种污泥生物炭制造技术

本申请公开了一种污泥生物炭

【技术实现步骤摘要】
一种污泥生物炭/二氧化钛复合光催化剂、漂浮型光催化剂及治理蓝藻的方法


[0001]本申请涉及蓝藻治理领域，尤其是涉及一种污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂
、
漂浮型光催化剂及治理蓝藻的方法
。

技术介绍

[0002]随着水的富营养化
、
二氧化碳浓度的上升以及气候变暖等环境因素的影响，蓝藻水华现象愈加频繁
。
蓝藻水华会导致严重的水质问题，水体中的生物难以生存，破坏水生态平衡，向水环境释放对人类和动物具有致癌致畸效应的多种蓝藻毒素，产生严重的生态危害
。
[0003]现有的蓝藻水华治理方法包括人工或机械打捞法
、
药剂投加法
、
削减氮磷负荷法
、
超声波治理法
、
水生生物法
、
化学氧化法等
。
其中向水体中投加低浓度的过氧化氢是一种治理蓝藻的有效方法，但是过氧化氢溶液在常温下易分解，投加浓度过高容易对水生生物造成危害，并且频繁的投加过氧化氢溶液成本高操作危险
。

技术实现思路

[0004]为解决过氧化氢治理蓝藻过程中投放的用量不好把控，成本高，操作危险的问题，本申请提供了一种污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂
、
漂浮型光催化剂及治理蓝藻的方法
。
[0005]第一方面，一种污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂，所述污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂为包括质量比为1：
(1
～
2)
的污泥生物炭粉末和纳米二氧化钛的原料经过球磨法制备得到
。
[0006]优选的，所述污泥生物炭
/
二氧化钛光复合光催化剂的粒径为
20
～
38
μ
m。
[0007]通过采用上述技术方案，纳米二氧化钛相较于其他光催化材料，具有长期的热力学稳定性，无毒且具有相对有效的光催化活性，是一种高效的光催化材料
。
但是纳米二氧化钛具有较宽的带隙，只能吸收
385nm
以下的紫外光，对于太阳光的利用率很低，并且由于较宽的带隙，纳米二氧化钛在光催化反应中因为电子与空穴的快速复合会导致光催化效率有所下降，在实际应用中由于纳米二氧化钛具有较高的表面能，处于能量不稳定的状态，极易形成团聚体，给纳米二氧化钛材料的实际应用带来了极大的阻碍
。
[0008]污泥生物炭是一种回收利用废弃生物质的碳材料，成本低廉，其中含有大量的吸附位点和离子交换位点，具有疏松多孔，比表面积大的特点，并且生物炭还包含有多种官能团，包括羧基
、
酚羟基
、
酸酐等，具有良好的吸附特性
。
纳米二氧化钛材料以污泥生物炭为载体，可以有效防止纳米二氧化钛发生团聚，污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂具有大的比表面积和光催化效率，能够广谱吸收太阳光，高效利用太阳光的能量
。
同时污泥生物炭具有良好的传输电子的能力，在光催化反应的过程中为纳米二氧化钛材料提供电子转移通道，可快速转移光生电子，从而减少电子和空穴对的重组，提高光催化效率
。
[0009]得到的污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂以污泥生物炭为载体，二氧化钛纳米材料分散在污泥生物炭表面，以太阳能为主要能源，以水和空气中的氧气为原料，在太阳光的激发下，将光能转换为化学能，合成低浓度的过氧化氢，使得在被蓝藻污染的水域可以源源不断的自发产生低浓度的过氧化氢，从而抑制和杀灭蓝藻，并且能够氧化分解一部分蓝藻毒素，达到持续治理蓝藻的目的
。
并且合成的过氧化氢在分解之后又会产生新的氧气，提高了水的溶解氧含量，促进水中其他水生生物的生长，提高水域中水生生物的多样性，营造良好循环的生态系统
。
[0010]而同时球磨法相较于化学法，该方法制备过程简单，不需要利用大量化合物就可以实现污泥生物炭与纳米二氧化钛材料的复合
。
[0011]优选的，所述污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂的制备方法如下：污泥生物炭粉末的制备：将污泥自然风干后放置在
500
～
600℃
的马弗炉中热解
1.5
～
2.5h
，再经过洗涤
、
干燥
、
研磨得到污泥生物炭粉末；污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂的制备：将得到的污泥生物炭粉末与纳米二氧化钛混合均匀后加入到球磨罐中，球磨5～
12h
，球磨速度为
300
～
600rpm
，在球磨过程中添加有分散剂和去离子水，球磨结束后经过冷却
、
干燥
、
过筛得到污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂
。
[0012]优选的，所述分散剂包括六偏磷酸钠
、
三聚磷酸钠
、
焦磷酸钠中的一种或几种的组合；所述分散剂的添加量为污泥生物炭粉末和纳米二氧化钛总质量的
0.5
％～2％
。
[0013]优选的，所述球磨过程中，球料比为
(20
～
30):1。
[0014]优选的，球磨罐为壁厚
8mm
的氧化锆球磨罐
。
[0015]优选的，在球磨过程中，球磨方向每隔
30min
转换一次
。
[0016]优选的，球磨过程后需要过
400
目筛
。
[0017]优选的，去离子水质量与污泥生物炭粉末和纳米二氧化钛总质量的比为
(0.8
～
1.2)
：
1。
[0018]通过采用上述技术方案，污泥通过在高温环境下发生热解反应，生成了具有多孔结构的污泥生物炭，污泥中原本含有的有机质和有益元素也在热解生成的污泥生物炭中得到了富集，有利于纳米二氧化钛材料的吸附
。
[0019]同时本申请采用球磨法制备污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化材料，相较于化学法，该方法制备过程简单，不需要利用大量化合物就可以实现污泥生物炭与纳米二氧化钛材料的复合，在球磨过程中的强制作用力将引入大量的应变以及纳米级微结构的重组，小粒径的纳米二氧化钛材料能够均匀弥散地分布在污泥生物炭上
。
[0020]优选的，所述球磨过程中还添加有端氨基甲酸酯基聚酯；所述端氨基甲酸酯基聚酯的添加量为污泥生物炭粉末和纳米二氧化钛总质量的
1.5
％～
2.5
％
。
[0021]优选的，所述端氨基甲酸酯基聚酯的制备过程如下：
S1....

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂，其特征在于，所述污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂为包括质量比为1：（1～2）的污泥生物炭粉末和纳米二氧化钛的原料经过球磨法制备得到
。2.
根据权利要求1所述的污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂，其特征在于，所述污泥生物炭
/
二氧化钛光复合光催化剂的粒径为
20
～
38
μ
m。3.
根据权利要求1所述的污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂，其特征在于，所述污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂的制备方法如下：污泥生物炭粉末的制备：将污泥自然风干后在
500
～
600℃
下热解
1.5
～
2.5h
，再经过洗涤
、
干燥
、
研磨得到污泥生物炭粉末；污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂的制备：将得到的污泥生物炭粉末与纳米二氧化钛混合均匀后加入到球磨罐中，球磨5～
12h
，球磨速度为
300
～
600rpm
，在球磨过程中添加有分散剂和去离子水，球磨结束后经过冷却
、
干燥
、
过筛得到污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂
。4.
根据权利要求3所述的污泥生物炭
/
二氧化钛复合光催化剂，其特征在于，所述分散剂包括六偏磷酸钠
、
三聚磷酸钠
、
焦磷酸钠中的一种或几种的组合；所述分散剂的添加量为污泥生物炭粉末和纳米二氧化钛总质量的
0.5%
～
2%。5.
根据权利要求3所述的污泥生物炭

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇峰，田平，吴琼，徐妍霞，李美霖，杨永远，卓未龙，包科科，叶旭威，
申请(专利权)人：浙江卓锦环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：