[发明专利]一种具有控污增效功能的沼渣改性生物炭及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种具有控污增效功能的沼渣改性生物炭及其制备与应用，沼渣改性生物炭的制备方法包括以下步骤：1)将餐厨垃圾厌氧发酵产生的沼渣晒干、粉碎、过筛，得到沼渣粉末；2)将沼渣粉末浸泡于高铁酸钾溶液中并进行搅拌，之后烘干并进行限氧热解，后经冷却、清洗、烘干。应用时，先将沼渣改性生物炭与有机污染土壤均匀混合，再加入过硫酸铵溶液并搅拌均匀，之后静置降解。与现有技术相比，本发明不仅对有机污染物有着显著的降解能力，能有效降解土壤有机污染物，还可增加土壤有效氮、有效钾含量，提高土壤肥力，促进作物生长。

技术领域

本发明属于污染土壤修复技术领域，涉及一种具有控污增效功能的餐厨垃圾厌氧发酵残余物沼渣改性生物炭及其制备与应用。

背景技术

随着人们生活水平的提高和餐饮行业的快速发展，餐厨垃圾厌氧发酵产生的沼渣急需处理。沼渣中含有丰富的有机质、腐殖酸、氮、磷、钾等营养物，传统的处理方法是将沼渣直接施用于土壤作为肥料或土壤改良剂。例如，中国专利“以沼渣和蚯蚓粪为主料的土壤改良剂及其制备方法”(公开号：CN102503661A)以沼渣和蚯蚓粪为主料制备了一种土壤改良剂；中国专利“一种利用沼渣及糠醛渣制备的土壤改良剂”(公开号：CN105985201A)用沼渣、糠醛渣、秸秆和保水剂配制了一种土壤改良剂。但是这种未经处理的沼渣中营养物质具有高迁移性，极易从土壤中被淋滤，而且有着刺鼻气味。考虑到直接应用的缺点，将沼渣炭化是一个不错的选择。

生物炭是生物质限氧热解产生的一种性质稳定的富碳材料，它具有多孔结构和丰富的活性位点，不仅可以使沼渣中的有机碳和营养物质得以固定，在土壤改良和有机污染物去除方面也发挥着重要作用。目前，关于沼渣生物炭消除污染物的研究多集中在吸附消除方面。例如，中国专利“一种具有高吸附性能的沼渣基活性炭的制备方法和应用”(公开号：CN109809403A)通过一步法、水洗、干燥等步骤，制备出多孔沼渣基活性炭，对亚甲基蓝有着高吸附性；中国专利“一种沼渣生物炭的制备方法”(公开号：CN111302340A)通过水热、干燥、活性剂活化等步骤制备出沼渣生物炭，具有较好的吸附效果。但是这些仅具有吸附能力的沼渣生物炭并不能彻底消除污染物，相反地，随着时间的延长，生物炭老化导致吸附地污染物再次释放进入土壤，造成二次污染，降低土壤功效。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有控污增效功能的沼渣改性生物炭及其制备与应用。本发明可有效处置餐厨垃圾厌氧发酵产生的沼渣，使废弃物得到充分利用，且制备方法简单，可实现大规模生产。此外，利用本发明中的沼渣改性生物炭活化过硫酸铵降解土壤中有机污染物的同时，可提高土壤肥力，促进植物生长。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有控污增效功能的沼渣改性生物炭的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将餐厨垃圾厌氧发酵产生的沼渣晒干、粉碎、过筛，得到沼渣粉末；

2)将沼渣粉末浸泡于高铁酸钾溶液中并进行搅拌，之后烘干并进行限氧热解，后经冷却(冷却至室温)、清洗(用水清洗)、烘干，即得到所述的沼渣改性生物炭。

进一步地，步骤1)中，所述的沼渣粉末的粒径为0.1-5mm。沼渣的尺寸越小，热解后生物炭的比表面积就越大，但粒径小于上述尺寸，热解后的生物炭为纳米级，会对环境造成负面影响。

进一步地，步骤2)中，所述的高铁酸钾溶液的浓度为0.01-1mol/L，所述的沼渣粉末在高铁酸钾溶液中的加入量为3-300mg/mL，搅拌时间为8-24h，以保证热解后的生物炭表面单质铁、氧化亚铁和三氧化二铁晶体的生成。

进一步地，步骤2)中，限氧热解的温度为400-900℃，时间为1-6h。

一种具有控污增效功能的沼渣改性生物炭，该沼渣改性生物炭采用所述的方法制备而成。

一种具有控污增效功能的沼渣改性生物炭的应用，所述的沼渣改性生物炭用于降解土壤中的有机污染物，并提高土壤肥力。