公布日：2022.06.03
申請日：2022.03.15
分類(lèi)號：B01J20/20(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I;B01J20/32(2006.01)I;C02F1/28(2006.01)I;C02F103/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于畜禽養殖廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種生物炭材料及其快速凈化畜禽養殖廢水的工藝。本發(fā)明的生物炭材料的制備原料包括：農林廢棄物、海鮮殼和金屬鹽。本發(fā)明還提供了生物炭材料的制備方法以及采用該生物炭材料凈化畜禽養殖廢水的工藝。本發(fā)明的生物炭材料炭粒徑小、表面官能團豐富，同時(shí)對廢水中的COD、總磷和氨氮具有很好的去除效果，能快速凈化畜禽養殖廢水，操作步驟簡(jiǎn)單，提高了去除效率并且無(wú)二次污染。
權利要求書(shū)
1.一種生物炭材料，其特征在于，所述生物炭材料的制備原料包括：農林廢棄物、海鮮殼和金屬鹽。
2.根據權利要求1所述的生物炭材料，其特征在于，所述農林廢棄物、海鮮殼與金屬鹽的質(zhì)量比為1：(0.5～2)：(0.5～2)。
3.根據權利要求1所述的生物炭材料，其特征在于，所述金屬鹽為MgCl2·6H2O、Mg(NO3)2·6H2O、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O和Fe(NO3)3·9H2O中的至少一種；所述農林廢棄物為農作物秸稈或玉米芯；所述的海鮮殼為扇貝殼、蛤蜊殼、鮑魚(yú)殼、生蠔殼、大竹蟶殼和帶子殼中的至少一種。
4.如權利要求1-3任一項所述的生物炭材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將農林廢棄物、海鮮殼與金屬鹽混合浸漬，得到混合物；(2)所述混合物干燥后，經(jīng)熱解得生物炭材料。
5.根據權利要求4所述的生物炭材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的浸漬為：將農林廢棄物、海鮮殼和金屬鹽混合，加入水浸潤，恒溫振蕩2～6h。
6.根據權利要求4所述的生物炭材料的制備方法，其特征在于，所述熱解為：在500～800℃條件下熱解1～2h；所述熱解的氣氛為N2、CO2或水蒸汽。
7.如權利要求1-3任一項所述生物炭材料或權利要求4-6任一項所述的生物炭材料的制備方法制備得到的生物炭材料在廢水處理中的應用。
8.一種快速凈化畜禽養殖廢水的工藝，其特征在于，將權利要求1-3任一項所述生物炭材料或權利要求4-6任一項所述的生物炭材料的制備方法制備得到的生物炭材料加入畜禽廢水中，并攪拌。
9.根據權利要求8所述的快速凈化畜禽養殖廢水的工藝，其特征在于，所述生物炭材料的投加量為10～50g/L。10.根據權利要求8所述的快速凈化畜禽養殖廢水的工藝，其特征在于，加入所述生物炭材料后，將廢水pH調節為8～10；所述攪拌的時(shí)間為0.5～2h；所述廢水的溫度控制在25～30℃。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種生物炭材料及其制備方法和應用，該生物炭材料對廢水中的COD、總磷和氨氮具有好的去除效果，能快速凈化畜禽養殖廢水。
一種生物炭材料，所述生物炭材料的制備原料包括：農林廢棄物、海鮮殼和金屬鹽。
進(jìn)一步地，所述農林廢棄物、海鮮殼與金屬鹽的質(zhì)量比為1：(0.5～2)：(0.5～2)。
進(jìn)一步地，所述金屬鹽為MgCl2·6H2O、Mg(NO3)2·6H2O、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O和Fe(NO3)3·9H2O中的至少一種。
進(jìn)一步地，所述農林廢棄物為農作物秸稈或玉米芯。所述農作物秸稈包括小麥秸稈、玉米秸稈、稻谷秸稈、大豆秸稈和花生秸稈中的至少一種。
進(jìn)一步地，所述的海鮮殼為扇貝殼、蛤蜊殼、鮑魚(yú)殼、生蠔殼、大竹蟶殼和帶子殼中的至少一種。
本發(fā)明還提供了所述的生物炭材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)將農林廢棄物、海鮮殼與金屬鹽混合浸漬，得到混合物；
(2)所述混合物干燥后，經(jīng)熱解得生物炭材料。
進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述的浸漬為：將農林廢棄物、海鮮殼和金屬鹽混合，加入水浸潤，恒溫振蕩2～6h。
更進(jìn)一步地所述水為去離子水或自來(lái)水。
進(jìn)一步地所述熱解為：在500～800℃條件下熱解1～2h。
進(jìn)一步地，所述熱解的氣氛為N2、CO2或水蒸汽。
更進(jìn)一步地，所述的生物炭材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)將農林廢棄物、海鮮殼和金屬鹽混合，加入去離子水浸潤，恒溫振蕩2～6h；
(2)將混合物在烘箱中烘干至恒重，干燥后，置于管式爐中，在500～800℃條件下，在N2、CO2或水蒸汽的氣氛中熱解1～2h，冷卻至室溫后得到生物炭材料。
本發(fā)明還提供了所述生物炭材料或所述的生物炭材料的制備方法制備得到的生物炭材料在廢水處理中的應用。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種快速凈化畜禽養殖廢水的工藝，將所述生物炭材料或所述的生物炭材料的制備方法制備得到的生物炭材料加入畜禽廢水中，并攪拌。
進(jìn)一步地，所述工藝中，加入所述生物炭材料后，將廢水pH調節為8～10。
進(jìn)一步地，所述攪拌的時(shí)間為0.5～2h。
進(jìn)一步地，所述廢水的溫度控制在25～30℃。
進(jìn)一步地，所述生物炭材料的投加量為10～50g/L。
更進(jìn)一步地，一種快速凈化畜禽養殖廢水的工藝，將所述生物炭材料或所述的生物炭材料的制備方法制備得到的生物炭材料，加入畜禽廢水中，投加量為10g/L廢水，調節廢水pH為9，控制廢水的溫度在25～30℃，攪拌1h。
與現有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
(1)本發(fā)明采用農林廢棄物、海鮮殼作為制備生物炭的原料，既節約了成本又使廢棄物得到了資源化的利用。
(2)本發(fā)明選擇含鈣的海鮮殼、金屬鹽和農林廢棄物為原料，制備的生物炭粒徑小、表面官能團豐富，同時(shí)對廢水中的COD、總磷和氨氮具有好的去除效果，具有“三元功能”。
(3)本發(fā)明“三元功能”生物炭材料制備及其快速凈化畜禽養殖廢水的工藝，操作步驟簡(jiǎn)單，提高了去除效率并且無(wú)二次污染。
（發(fā)明人：陳家煒;詹生威;黃建誠;黃濤;陳凱燕;陳城;單志軍;王雅君;陳寧）
