[发明专利]一种复合生物炭及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种复合生物炭的制备方法，包括如下步骤：

（1）配制镁盐溶液、氨盐溶液、钠盐溶液和磷酸盐溶液；

（2）

（a）将生物质粉碎至粒径为1～3mm后加入至所述镁盐溶液中，依次经搅拌、静置和干燥脱水；

（b）然后将步骤（a）的产物加入至所述氨盐溶液中，依次经搅拌、静置和干燥脱水；

（c）然后将步骤（b）的产物加入至所述钠盐溶液中，依次经搅拌、静置和干燥脱水；

（d）然后将步骤（c）的产物加入至所述磷酸盐溶液中，依次经搅拌、静置和干燥脱水；

（3）采用限氧升温炭化法将步骤（2）得到的产物进行炭化，即得到所述复合生物炭。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述镁盐溶液中的镁盐为氯化镁，所述镁盐溶液的摩尔浓度为1～3mol/L；

所述氨盐溶液中的氨盐为氯化铵，所述氨盐溶液的摩尔浓度为1～3mol/L；

所述钠盐溶液中的钠盐来自于氢氧化钠，所述钠盐溶液的摩尔浓度为1～3mol/L；

所述磷酸盐溶液中的磷酸盐为过磷酸钙，所述磷酸盐溶液的摩尔浓度为1～3mol/L。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述镁盐溶液中的镁离子、所述氨盐溶液中的氨根离子、所述钠盐溶液中的钠离子和所述磷酸盐溶液中的磷酸根离子的摩尔比为1：1：1：1；

步骤（2）中的步骤（a）、步骤（b）、步骤（c）和步骤（d）中，所述搅拌时间均为1～2h，所述静置时间均为1～2h，所述干燥脱水均是在100～150℃的条件下进行4～8h。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述生物质为玉米芯、麦秸秆或树皮；

所述生物质与所述镁盐溶液中的镁离子的质量比为3.3～16.6：1。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述限氧升温炭化法的升温速度为5～15℃/min，且在250～750℃的条件下炭化4～8h。

6.权利要求1-5中任一项所述方法制备的复合生物炭：

所述复合生物炭的孔径为20～200nm，BET比表面积大于600m²/g，所述复合生物炭上固载粒径为10～30nm的纳米磷酸钠镁；所述复合生物炭中，镁的质量百分含量为5～15%，钠的质量百分含量为5～15%，磷的质量百分含量为7～20%。

7.一种去除畜禽废水中氨氮的方法，包括如下步骤：

（1）调控畜禽废水中氨氮含量为500～1000mg/L，调控其pH值为8.0～10.0，并将温度控制为20～40℃；

（2）将权利要求6所述的复合生物炭加入至所述畜禽废水中进行间歇式固定床结晶-吸附反应；

（3）所述间歇式固定床结晶-吸附反应结束后，通过固液分离装置排出去除氨氮的畜禽废水，通过旋转分离装置排出吸附氨氮的复合生物炭。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述畜禽废水中氨氮含量为500～1000mg/L；

步骤（2）中，所述复合生物炭与所述畜禽废水中氨氮的质量比为5～10：1；

所述间歇式固定床结晶-吸附反应采用间歇式固定床反应器，所述间歇式固定床反应器的高径比为10～20：1；

所述畜禽废水采用下进上出的方式，所述复合生物炭采用上进下出的方式。

步骤（3）中，所述固液分离装置为倾角为30°～45°、长度为3～10m的斜板分离器；

所述旋转分离装置为重力旋转分离器。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述方法还包括对所述吸附氨氮的复合生物炭依次进行干燥脱水和热解的回收步骤；

所述干燥脱水的温度为100～150℃，时间为1～2h；

所述热解的温度为200～400℃，时间为4～8h。