[发明专利]用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭及其制备方法

权利要求书

1.用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭，其特征在于，所述发酵改性复合生物炭是以荷叶叶柄和节节草为主要原料经发酵后制备得到的多孔生物炭，所述多孔生物炭表面覆有干凝胶，所述干凝胶为聚丙烯酰胺凝胶和硅凝胶的混合物；所述生物炭的制备方法如下：

原料预处理：将新鲜的荷叶叶柄、新鲜的节节草分别切段，将荷叶叶柄于70-80℃干燥1-2h，再加入节节草共混烘干，直至荷叶叶柄和节节草含水量均低于25％；

发酵：将经过预处理的原料与2-3cm玉米秸秆、花生壳混合均匀，得到混料，将多酚氧化酶溶液喷洒于混料中然后进行发酵，将发酵后的混料先用1wt％的氢氧化钠溶液浸泡30-40min后，再用3wt％的双氧水洗涤，过滤后晾干，待用；

中间产物制备：将晾干后的混料与去离子水混合加入反应釜，在氮气氛围下于90-200℃保温30-55min后取出，清洗过滤，于60-70℃下烘干，冷却至室温后加入70wt％的浓硫酸，搅拌均匀，静置7-12min，随后用40-50℃的热水清洗，得到中间产物；

生物炭制备：将丙烯酰胺、八甲基环四硅氧烷、碳酸二甲酯、氧化硅、过硫酸铵混合，于70-90℃的水浴槽中搅拌回流20-30min，冷却至40-45℃后加入中间产物，于85-90℃的水浴槽内搅拌回流5-6h，得到混合凝胶，将混合凝胶进行等离子体处理后，于65-75℃干燥得到发酵改性复合生物炭。

2.根据权利要求1所述的用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭，其特征在于，所述发酵改性复合生物炭的粒径为2-3mm，孔径为15-30nm，孔隙率为70-75％，比表面积为500m2/g。

3.根据权利要求2所述的用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭，其特征在于，所述发酵改性复合生物炭主要包括以下重量份的原料：150-250份荷叶叶柄、50-100份节节草、40-60份玉米秸秆、20-30份花生壳。

4.根据权利要求1-3任一所述的用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

原料预处理：将新鲜的荷叶叶柄、新鲜的节节草分别切段，将荷叶叶柄于70-80℃干燥1-2h，再加入节节草共混烘干，直至荷叶叶柄和节节草含水量均低于25％；

发酵：将经过预处理的原料与2-3cm玉米秸秆、花生壳混合均匀，得到混料，将多酚氧化酶溶液喷洒于混料中然后进行发酵，将发酵后的混料先用1wt％的氢氧化钠溶液浸泡30-40min后，再用3wt％的双氧水洗涤，过滤后晾干，待用；

中间产物制备：将晾干后的混料与去离子水混合加入反应釜，在氮气氛围下于90-200℃保温30-55min后取出，清洗过滤，于60-70℃下烘干，冷却至室温后加入70wt％的浓硫酸，搅拌均匀，静置7-12min，随后用40-50℃的热水清洗，得到中间产物；

生物炭制备：将丙烯酰胺、八甲基环四硅氧烷、碳酸二甲酯、氧化硅、过硫酸铵混合，于70-90℃的水浴槽中搅拌回流20-30min，冷却至40-45℃后加入中间产物，于85-90℃的水浴槽内搅拌回流5-6h，得到混合凝胶，将混合凝胶进行等离子体处理后，于65-75℃干燥得到发酵改性复合生物炭。

5.根据权利要求4所述的用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭的制备方法，其特征在于，所述多酚氧化酶溶液浓度为0.8-1U/g，喷洒于混料中，直至混料含水量为45-48％。

6.根据权利要求5所述的用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭的制备方法，其特征在于，所述发酵步骤中，将喷洒有多酚氧化酶溶液的混料于温度18-23℃、湿度70-75％的环境中发酵18d，每6d天翻一次。

7.根据权利要求6所述的用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭的制备方法,其特征在于，所述中间产物制备步骤中，在反应釜内，于氮气氛围下以5℃/min的升温速率加热至90-110℃，保温10-20min后，升温至140-160℃，保温10-20min后，继续升温至170-200℃，保温10-15min取出。