[发明专利]新型生物炭材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及炭材料制备，特别涉及新型生物炭材料的制备方法。

背景技术

雨水花园是自然形成的或人工挖掘的浅凹绿地，被用于汇聚并吸收来自屋 顶或地面的雨水，通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化，并使之逐渐渗 入土壤，涵养地下水，或使之补给景观用水、厕所用水等城市用水。是一种生 态可持续的雨洪控制与雨水利用设施。在实际构造中，雨水花园往往包括砾石 层、砂层、种植土壤层、覆盖层及蓄水层。作用大致涵盖水量和水质两部分控 制：水量上一部分是滞蓄，也就是保证一定的水力停留时间，减少城市排水压 力，是一个“缓释剂”。水质的控制是最难实现的，由于雨水污染物众多，成分 复杂，传统的去除方法机理和土壤去除污染物的机理相当，但土壤对于污染物 的去除能力有限，特别是对于一些重金属或有机污染物的吸附能力较低，因而 会引起含有污染物的水体透过土壤滤层、砂层进入到地下水，造成地下水污染。 此外，由于在雨水花园上需要种植景观植物，植物的作用一方面可以吸收水体 中的污染物，另一方面也可起到景观美化作用，但在植物养护方面需要喷施农 药、化肥，随降雨的径流会进入到地下水，从而会加剧对地下水的污染。

因此，目前传统的雨水花园存在着以下不足：对雨水中含有的重金属、有 机污染物的去除能力有限；雨水花园中的植物能有效吸收污染物质；还有，农 药、化肥的施入又会带来新的污染源；再有，雨水花园在晴天时，由于土壤的 保水能力较差，因而需要不定时的进行浇注，造成水资源的浪费。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种净化能力强、营 养丰富、变废为宝的新型生物炭材料的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种新型生物炭材料的制备方法，所述新型生物炭材料的制备方法包括以 下步骤：

(A1)将秸秆、市政污泥和粪便送搅拌器内搅拌；

(A2)搅拌后的混合物干化；

(A3)干化后的混合物送炭化炉内碳化。

根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，送入所述搅拌器内的秸 秆、污泥和粪便的质量比为1-3:1-2:1。

根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，在步骤(A2)中，干化 的环境为：

干化温度为120-150度，停留时间为3-5小时。

根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，在步骤(A3)中，碳化 的温度呈阶梯式递增。

根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，所述阶梯式递增的具体 方式为：

以ΔT₁/min升温到T₁，并停留时间t₁；再以ΔT₂/min升温到T₂，再停留时间t₂， ΔT₁＞ΔT₂。

根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，所述T₁为200度，所述T₂为550度。

根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，所述t₁为0.5小时，所述 t₂为2小时。

根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，所述ΔT₁为10度，所述ΔT₂为5度。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.该生物炭材料中碳含量能维持在60％左右，由于碳结构具有较大的比表 面积，对重金属或有机污染物的吸附能力非常强，是普通土壤吸附能力的400 倍，能有效截留雨水中的污染物，且不易形成脱附现象，避免雨水中的污染物 穿透土壤层进入到地下水，对地下水造成污染；

2.生物炭原材料中含有生活污泥，城市生活污泥中含有大量的营养元素， 在碳化过程中得以保存下来，因而整体碳化后的生物炭成分中N、P等营养元素 含量较高，并且营养元素富集在碳结构上，在整个植物生长过程中能够缓慢释 放持续提供给植物养分，大大提高了养分的利用率，此外，被生物炭吸附固定 的有机无机污染物也是植物的养分，做到了变废为宝，使生物炭在吸附过程中 形成一个开放式的循环，大大延长了生物炭吸附饱和的时间；