[发明专利]一种污泥-玉米芯生物炭及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种污泥‑玉米芯生物炭及其制备方法和应用，属于污泥资源化利用技术领域。本发明的制备方法包括以下步骤：将污泥和玉米芯混合，进行无氧热解反应，得到污泥‑玉米芯生物炭；所述无氧热解反应的温度为350～600℃。本发明制备的污泥‑玉米芯生物炭用于土壤修复，具有较好的固化土壤重金属、改良土壤性质与促进植物生长的效果；且能够实现污泥和玉米芯的回收利用，成本低廉。

技术领域

本发明涉及污泥资源化利用技术领域，尤其涉及一种污泥-玉米芯生物炭及其制备方法和应用。

背景技术

长期以来，土壤酸化板结、肥力下降、土地环境污染问题日益严峻，重金属污染更对土壤环境造成了严重危害，已成为制约土壤质量和作物生产、限制全世界粮食生产和人口发展的关键问题。同时，城市污泥等固体废弃物的处理处置也成为城市发展的制约因素。因此，高效的、低成本的土壤修复技术是目前土壤重金属污染亟需解决的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污泥-玉米芯生物炭及其制备方法和应用，制备的污泥-玉米芯生物炭用于土壤修复，具有较好的固化土壤重金属、改良土壤性质与促进植物生长的效果；且能够实现污泥和玉米芯的回收利用，成本低廉。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种污泥-玉米芯生物炭的制备方法，包括以下步骤：将污泥和玉米芯混合，进行无氧热解反应，得到污泥-玉米芯生物炭；所述无氧热解反应的温度为350～600℃。

优选的，所述无氧热解反应的时间为1～3h。

优选的，所述无氧热解反应在通氮气条件下进行，所述氮气的流速为10～30mL/min。

优选的，所述玉米芯的质量为污泥和玉米芯总质量的10～50％。

优选的，所述混合前，还包括对污泥和玉米芯分别依次进行烘干、破碎和过筛。

优选的，所述污泥和玉米芯过筛所用筛网的目数独立地为40～100目。

优选的，所述无氧热解反应后，还包括对无氧热解反应产物依次进行洗涤和烘干，得到污泥-玉米芯生物炭。

本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的污泥-玉米芯生物炭。

本发明提供了上述方案所述污泥-玉米芯生物炭在土壤修复中的应用。

优选的，所述土壤为重金属污染的土壤。

本发明提供了一种污泥-玉米芯生物炭的制备方法，包括以下步骤：将污泥和玉米芯混合，进行无氧热解反应，得到污泥-玉米芯生物炭；所述无氧热解反应的温度为350～600℃。

本发明利用污泥的有机成分在高温条件下无氧热解能够炭化生成生物炭，且不同反应温度下生成的生物炭具有不同的含碳量、芳香度和表面官能团的性质，同时玉米芯的灰分含量极低，并且拥有丰富的挥发性有机物和固定碳，以玉米芯作为增碳剂通过共热解过程，可以增加污泥生物炭的含碳量，优化生物炭的表面孔结构和吸附能力，减少污泥的重金属含量(通过与玉米芯共热解作用制成生物炭可固定污泥中的重金属)，最终得到的污泥-玉米芯生物炭中的表面官能团可通过吸附作用、络合作用与土壤中的重金属离子结合，以便有效的固化土壤中的重金属；污泥-玉米芯生物炭含碳量、孔隙度高，也可以吸附土壤中的重金属，提高土壤中有机质及阳离子交换量，改善土壤理化性质，促进植物和农作物生长；同时，本发明将污泥进行了资源化的利用，降低了制备生物炭的成本。

附图说明

图1为实施例1和对比例1～2制备的生物炭在水溶液中的吸附性能对比图；

图2为实施例2制备的污泥-玉米芯生物炭的孔体积分布图；

图3为实施例2制备的污泥-玉米芯生物炭的傅里叶红外谱图；