公布日：2022.06.03
申请日：2022.03.15
分类号：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
本发明属于畜禽养殖废水处理技术领域，具体公开了一种生物炭材料及其快速净化畜禽养殖废水的工艺。本发明的生物炭材料的制备原料包括：农林废弃物、海鲜壳和金属盐。本发明还提供了生物炭材料的制备方法以及采用该生物炭材料净化畜禽养殖废水的工艺。本发明的生物炭材料炭粒径小、表面官能团丰富，同时对废水中的COD、总磷和氨氮具有很好的去除效果，能快速净化畜禽养殖废水，操作步骤简单，提高了去除效率并且无二次污染。
权利要求书
1.一种生物炭材料，其特征在于，所述生物炭材料的制备原料包括：农林废弃物、海鲜壳和金属盐。
2.根据权利要求1所述的生物炭材料，其特征在于，所述农林废弃物、海鲜壳与金属盐的质量比为1：(0.5～2)：(0.5～2)。
3.根据权利要求1所述的生物炭材料，其特征在于，所述金属盐为MgCl2·6H2O、Mg(NO3)2·6H2O、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O和Fe(NO3)3·9H2O中的至少一种；所述农林废弃物为农作物秸秆或玉米芯；所述的海鲜壳为扇贝壳、蛤蜊壳、鲍鱼壳、生蚝壳、大竹蛏壳和带子壳中的至少一种。
4.如权利要求1-3任一项所述的生物炭材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将农林废弃物、海鲜壳与金属盐混合浸渍，得到混合物；(2)所述混合物干燥后，经热解得生物炭材料。
5.根据权利要求4所述的生物炭材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的浸渍为：将农林废弃物、海鲜壳和金属盐混合，加入水浸润，恒温振荡2～6h。
6.根据权利要求4所述的生物炭材料的制备方法，其特征在于，所述热解为：在500～800℃条件下热解1～2h；所述热解的气氛为N2、CO2或水蒸汽。
7.如权利要求1-3任一项所述生物炭材料或权利要求4-6任一项所述的生物炭材料的制备方法制备得到的生物炭材料在废水处理中的应用。
8.一种快速净化畜禽养殖废水的工艺，其特征在于，将权利要求1-3任一项所述生物炭材料或权利要求4-6任一项所述的生物炭材料的制备方法制备得到的生物炭材料加入畜禽废水中，并搅拌。
9.根据权利要求8所述的快速净化畜禽养殖废水的工艺，其特征在于，所述生物炭材料的投加量为10～50g/L。10.根据权利要求8所述的快速净化畜禽养殖废水的工艺，其特征在于，加入所述生物炭材料后，将废水pH调节为8～10；所述搅拌的时间为0.5～2h；所述废水的温度控制在25～30℃。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种生物炭材料及其制备方法和应用，该生物炭材料对废水中的COD、总磷和氨氮具有好的去除效果，能快速净化畜禽养殖废水。
一种生物炭材料，所述生物炭材料的制备原料包括：农林废弃物、海鲜壳和金属盐。
进一步地，所述农林废弃物、海鲜壳与金属盐的质量比为1：(0.5～2)：(0.5～2)。
进一步地，所述金属盐为MgCl2·6H2O、Mg(NO3)2·6H2O、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O和Fe(NO3)3·9H2O中的至少一种。
进一步地，所述农林废弃物为农作物秸秆或玉米芯。所述农作物秸秆包括小麦秸秆、玉米秸秆、稻谷秸秆、大豆秸秆和花生秸秆中的至少一种。
进一步地，所述的海鲜壳为扇贝壳、蛤蜊壳、鲍鱼壳、生蚝壳、大竹蛏壳和带子壳中的至少一种。
本发明还提供了所述的生物炭材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将农林废弃物、海鲜壳与金属盐混合浸渍，得到混合物；
(2)所述混合物干燥后，经热解得生物炭材料。
进一步地，步骤(1)中，所述的浸渍为：将农林废弃物、海鲜壳和金属盐混合，加入水浸润，恒温振荡2～6h。
更进一步地所述水为去离子水或自来水。
进一步地所述热解为：在500～800℃条件下热解1～2h。
进一步地，所述热解的气氛为N2、CO2或水蒸汽。
更进一步地，所述的生物炭材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将农林废弃物、海鲜壳和金属盐混合，加入去离子水浸润，恒温振荡2～6h；
(2)将混合物在烘箱中烘干至恒重，干燥后，置于管式炉中，在500～800℃条件下，在N2、CO2或水蒸汽的气氛中热解1～2h，冷却至室温后得到生物炭材料。
本发明还提供了所述生物炭材料或所述的生物炭材料的制备方法制备得到的生物炭材料在废水处理中的应用。
本发明还进一步提供了一种快速净化畜禽养殖废水的工艺，将所述生物炭材料或所述的生物炭材料的制备方法制备得到的生物炭材料加入畜禽废水中，并搅拌。
进一步地，所述工艺中，加入所述生物炭材料后，将废水pH调节为8～10。
进一步地，所述搅拌的时间为0.5～2h。
进一步地，所述废水的温度控制在25～30℃。
进一步地，所述生物炭材料的投加量为10～50g/L。
更进一步地，一种快速净化畜禽养殖废水的工艺，将所述生物炭材料或所述的生物炭材料的制备方法制备得到的生物炭材料，加入畜禽废水中，投加量为10g/L废水，调节废水pH为9，控制废水的温度在25～30℃，搅拌1h。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明采用农林废弃物、海鲜壳作为制备生物炭的原料，既节约了成本又使废弃物得到了资源化的利用。
(2)本发明选择含钙的海鲜壳、金属盐和农林废弃物为原料，制备的生物炭粒径小、表面官能团丰富，同时对废水中的COD、总磷和氨氮具有好的去除效果，具有“三元功能”。
(3)本发明“三元功能”生物炭材料制备及其快速净化畜禽养殖废水的工艺，操作步骤简单，提高了去除效率并且无二次污染。
（发明人：陈家炜;詹生威;黄建诚;黄涛;陈凯燕;陈城;单志军;王雅君;陈宁）
