一种磁性污泥生物炭的制备方法及其应用

本发明涉及污泥生物炭，具体涉及一种磁性污泥生物炭的制备方法及其应用。

背景技术：

1、生物炭是生物质材料在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物，是一种来源广泛，制备简单，经济易得的吸附剂，具有丰富的孔隙结构，被视为活性炭等较高成本的吸附剂的替代材料。现有的磁性污泥生物炭制备工艺简单，得到的生物炭对废水中的有机四环素的处理效率差，为了改进产品的四环素的处理效率，重金属铅离子的处理率降低，很难使产品的有机四环素、重金属铅离子的处理效率协调改进，以及产品在酸腐条件下抑制有机四环素、重金属铅离子的处理效，限制了产品的使用效率。。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种磁性污泥生物炭的制备方法及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种磁性污泥生物炭的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一：将污泥先置于污泥总量3-5倍的质量分数5％的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，然后水洗、干燥，得到预处理的污泥；

5、步骤二：预处理的污泥自然晾干，然后将晾干的污泥中加入污泥总量20-30％的赤铁矿，然后再加入污泥总量5-10％的球磨助剂，搅拌混匀；

6、步骤三：步骤二产物再于1000-1500r/min的转速下球磨1-2h，球磨结束，得到球磨改进剂；

7、步骤四：将球磨改进剂浸入到

8、球磨改进剂总量5-10倍的调节液中搅拌改进处理，搅拌转速为350r/min，搅拌时间为1h，处理结束，水洗、干燥，得到调节的生物炭剂；

9、步骤五：调节的生物炭剂热改进处理，最后空冷至室温。

10、优选地，所述球磨助剂的制备方法为：

11、s01：将碳纳米管先于碳纳米管总量3-5倍的质量分数5％的盐酸溶液中搅拌均匀，然后水洗、干燥，得到碳纳米管剂；

12、s02：将5-7份碳纳米管剂、2-4份硅酸钠溶液加入到10-15份海藻酸钠溶液中，备用；

13、s03：随后向s02中再加入1-2份羟基乙酸、1-3份硝酸钇溶液，搅拌混匀，得到碳纳米管液；

14、s04：将碳纳米管液、膨润土剂按照重量比5:2超声分散处理，超声结束，得到球磨助剂。

15、优选地，所述硝酸钇溶液的质量分数为2-5％；所述硅酸钠溶液的质量分数为4-7％；所述海藻酸钠溶液的质量分数为10-15％。

16、优选地，所述超声分散处理的超声功率为350-400w，超声时间为1-2h。

17、优选地，所述膨润土剂的制备方法为：

18、s01：将膨润土置于210-230℃下热处理5-10min，然后以2-5℃/s的速率冷却至50-55℃；

19、s02：将s01的膨润土浸入到s01的膨润土总量4-7倍的氯化镧溶液中浸入处理，浸入结束，水洗、干燥，得到膨润土剂。

20、优选地，所述氯化镧溶液的质量分数为4-7％；所述浸入处理的浸入压力为5-10mpa，浸入时间为1-2h。

21、优选地，所述调节液的制备方法为：

22、将羟基磷灰石于质子辐照箱内辐照10-20min，辐照功率为350-400w，辐照结束，将4-7份辐照的羟基磷灰石、1-3份壳聚糖溶液和2-5份十二烷基苯磺酸钠加入到10-15份去离子水中混匀，最后再加入0.25-0.35份硅烷偶联剂kh560，搅拌充分，得到调节液。

23、优选地，所述壳聚糖溶液的质量分数为4-8％。

24、优选地，所述热改进处理的具体操作步骤为：

25、先采用1-3℃/s的速率升至230-240℃，保温5-10min，然后再以3-5℃/s的速率升至500℃，保温15-20min，最后再以1-2℃/s的速率升温至750℃，保温处理3-5h，即可。

26、本发明还提供了一种磁性污泥生物炭的制备方法在废水处理中的应用。

27、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

28、本发明磁性污泥生物炭采用污泥经过碱溶液处理，优化其活性度，同时再与赤铁矿、球磨助剂调配球磨，通过球磨助剂中的碳纳米管剂、膨润土剂相互协调，共同组配，优化产品处理重金属、有机污染物的效率，碳纳米管剂经过硅酸钠溶液、海藻酸钠溶液、羟基乙酸和硝酸钇溶液之间的调配得到的碳纳米管液，再与膨润土经过热处理，再通过氯化镧溶液浸入处理，从而碳纳米管的高比表面积结构与膨润土层片状结构更好的协效，进而在生物炭中能够更好的去除污水中的有机四环素、重金属铅离子，以及产品耐酸腐稳定性效果显著，通过调节液采用羟基磷灰石于质子辐照箱内辐照，优化辐照活性能，再通过壳聚糖溶液和十二烷基苯磺酸钠、硅烷偶联剂kh560之间的协配，共同作用体系，从而与球磨助剂的协效效果进一步的增强，产品的性能得到进一步改进，通过热改进处以阶段式的升温热改进，得到的磁性污泥生物炭的有机四环素、重金属铅离子去除效率协调改进，以及产品耐酸腐稳定性效果显著。

技术特征：

1.一种磁性污泥生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种磁性污泥生物炭的制备方法，其特征在于，所述球磨助剂的制备方法为：

3.根据权利要求2所述的一种磁性污泥生物炭的制备方法，其特征在于，所述硝酸钇溶液的质量分数为2-5％；所述硅酸钠溶液的质量分数为4-7％；所述海藻酸钠溶液的质量分数为10-15％。

4.根据权利要求2所述的一种磁性污泥生物炭的制备方法，其特征在于，所述超声分散处理的超声功率为350-400w，超声时间为1-2h。

5.根据权利要求2所述的一种磁性污泥生物炭的制备方法，其特征在于，所述膨润土剂的制备方法为：

6.根据权利要求5所述的一种磁性污泥生物炭的制备方法，其特征在于，所述氯化镧溶液的质量分数为4-7％；所述浸入处理的浸入压力为5-10mpa，浸入时间为1-2h。

7.根据权利要求1所述的一种磁性污泥生物炭的制备方法，其特征在于，所述调节液的制备方法为：

8.根据权利要求7所述的一种磁性污泥生物炭的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液的质量分数为4-8％。

9.根据权利要求1所述的一种磁性污泥生物炭的制备方法，其特征在于，所述热改进处理的具体操作步骤为：

10.一种如权利要求1-9任一项所述磁性污泥生物炭的制备方法在废水处理中的应用。

技术总结
本发明涉及污泥生物炭技术领域，具体公开了一种磁性污泥生物炭的制备方法，包括以下步骤：将污泥先置于污泥总量3‑5倍的质量分数5％的氢氧化钠溶液中搅拌均匀，然后水洗、干燥，得到预处理的污泥；预处理的污泥自然晾干，然后将晾干的污泥中加入污泥总量20‑30％的赤铁矿，然后再加入污泥总量5‑10％的球磨助剂，搅拌混匀。本发明磁性污泥生物炭采用污泥经过碱溶液处理，优化其活性度，同时再与赤铁矿、球磨助剂调配球磨，通过球磨助剂中的碳纳米管剂、膨润土剂相互协调，共同组配，优化产品处理重金属、有机污染物的效率。

技术研发人员：杨旭,袁珺,付时丰,黄玉威,孙强,杨沫,孟军,韩晓日
受保护的技术使用者：沈阳农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16