[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

说明书

本发明公开了用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭及其制备方法，属于环境保护技术领域，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。本发明的目的是提供用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭及其制备方法，制备的生物炭孔隙结构发达，吸附活性位点多，吸附效果好，能够实现污水中重金属离子等有害物质的高效去除，并且生物炭原材料主要采用荷叶叶柄，可废物利用，节约成本，保护环境。

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭及其制备方法。

背景技术

随着我国人民生活水平的日益提高，以及城市化进程的迅猛加快，各种废水如工业废水、生活污水、城市污水产生量日益增多。由于污水中含有大量的金属单质和金属离子，如锌、铬、镉、铜等，以及碱、硫化物和盐类等无机物等有毒物质，污染性很强，如果被直接进入水生生态系统中，微生物不但不能降低重金属的浓度，相反还能富集、放大其效应，重金属进入生物体后，能积累在某器官中造成累积性中毒，最终危害生命，而我国又是一个水资源短缺的国家，人均水资源量仅为世界的1/4，并且水资源的分布严重不均，污水处理已经成为一个刻不容缓的问题。

目前，污水处理主要运用物理、化学、生物方法或其结合的方法进行治理。生物法是通过微生物的代谢作用使污水中溶解、胶体和悬浮状态的有机污染物转化为稳定的无害物。但该方法设备投资大，运行成本高，而且难以去除重金属离子，不适宜推广使用。化学处理法是通过化学反应或物化过程改变废水中污染物的物理或化学性质，使其或是由悬浮、胶体和溶解状态转化为沉淀或漂浮状态，或是由固态转化为气态从水中逃逸，或是分解转化为其他无害物质，但是需要在水中添加大量的化学物质，可能会造成二次污染。物理方法即通过物理或机械的分离过程处理污水，有重力分离、离心分离、反渗透、气浮、吸附等方法，存在处理效果不佳、处理率不稳定等问题，但是其中吸附法由于工艺成本低廉，无二次污染，投资小，吸附范围广等特点是目前最常用的污水处理方法之一。

吸附法中吸附材料是研究的重点，开发吸附容量大、吸附速率快，机械与化学性能稳定等特点的高效吸附剂是目前急需解决的问题之一。生物炭作为一种常见的吸附剂，原料丰富，其吸附主要是利用其较大的比表面积的物理吸附，但生物炭表面基团种类单一，结构不均匀、难分散等结构、功能缺陷，限制了其在各领域的发展。常见的生物炭的改性方法是使用硝酸氧化增加含氧官能团，但该方法污染较严重、危险且改性效果有限。因此探索一种成本低廉、绿色环保的高效改性生物炭方法是至关重要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭及其制备方法，制备的生物炭孔隙结构发达，吸附活性位点多，吸附效果好，能够实现污水中重金属离子等有害物质的高效去除，并且生物炭原材料主要采用荷叶叶柄，可废物利用，节约成本，保护环境。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭，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。

进一步，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。

进一步，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。

本发明还公开了用于城市污水处理的发酵改性复合生物炭的制备方法：