[发明专利]一种污泥高温炭化制备的生物炭及其方法和应用

说明书

本发明公开了一种污泥高温炭化制备的生物炭及其方法和应用，属于生物炭技术领域。污泥高温炭化制备生物炭按照以下步骤制备：将干化后的污泥进行粉碎，加入到磷酸二氢钠水溶液中混合均匀后，搅拌3‑4h，过滤干燥，在500‑700℃下热解处理，得到热解生物炭；将预处理的鸡蛋壳粉碎后，分散于水中，加入热解生物炭，混合搅拌10‑15h，得到生物炭。本发明提供了一种污泥高温炭化制备生物炭的方法，将制备得到的生物炭在育苗时期与育苗基质配合使用，以提高作物幼苗的抗冻性能。

技术领域

本发明涉及生物炭技术领域，更具体的涉及一种污泥高温炭化制备的生物炭及其方法和应用。

背景技术

污泥是污水处理的副产物，污泥中的致病菌和有毒有害有机物等，在使用污泥的过程会影响环境质量，限制了污泥的利用。污泥处置的主要方式包括填埋法、焚烧法和堆肥法等。在城市中，由于土地资源的限制，填埋法和堆肥法在污泥处理中的占比逐渐降低；焚烧法虽然实现了污泥的减量化处置，但污泥的高含水率使其耗能成本高，且燃烧产物可能导致空气二次污染。

现有技术中，研究人员将污泥隔绝空气，进行无氧热解制备得到生物炭，污泥热解的产物(生物炭、热解焦油和热解气等)均具有多重利用价值，实现了污泥的“资源化”利用。通过热解将污泥中的有机污染物和抗生素等有机成分被完全热解，无氧环境则极大程度减少了氮氧化物、硫氧化物的生成。制备的污泥生物炭可以作为吸附剂吸附水中的重金属离子或有机物，如刘博等人在《水处理技术》中发表的论文中研究了市政污泥生物炭对水体中铅的吸附研究，吸附主要化学吸附控制，在吸附铅离子时，铅离子在污泥生物炭表面形成碳酸盐等不溶性化合物的沉淀以及铅离子与污泥表面的羟基和羧基官能团表面络合。张彦平等人在《应用化工》中发表了富铁污泥生物炭对亚甲基蓝吸附性能的研究，以给水厂富铁污泥为主要原材料，添加了核桃壳，在高温缺氧条件下制备富铁污泥生物炭，制备的富铁污泥生物炭吸附废水中的亚甲基蓝，当亚甲基蓝浓度为20mg/L，Fe-SBC的投加量为0.5g/L，在60min时Fe-SBC对亚甲基蓝去除率超过99％，且随着pH值的增大吸附速率逐渐加快，在pH＝9时吸附速率达到最大值。

草莓多年生草本植物。高10-40厘米，茎低于叶或近相等，密被开展黄色柔毛。叶三出，小叶具短柄，质地较厚，倒卵形或菱形，上面深绿色，几无毛，下面淡白绿色，疏生毛，沿脉较密；叶柄密被开展黄色柔毛。聚伞花序，花序下面具一短柄的小叶；花两性；萼片卵形，比副萼片稍长；花瓣白色，近圆形或倒卵椭圆形。聚合果大，宿存萼片直立，紧贴于果实；瘦果尖卵形，光滑。草莓营养价值高，含有多种营养物质，且有保健功效。

低温条件下会对植物的生长发育会产生各种伤害，甚至导致死亡，给农林业生产带来严重灾害。冻害会使土壤中液态水的含量下降，并抑制植物对水分的吸收，导致植物体内的水分含量下降，对农作物的植株造成损伤，严重时会令农作物减产。草莓冻害一般在秋冬和初春期间气温骤降时发生，有的叶片部分冻死干枯，有的花蕊和柱头受冻后柱头向上隆起干缩，花蕊变黑褐死亡，幼果停止发育干枯僵死。幼苗遭受冻害时，两片子叶首先失绿，再慢慢呈白色镶边。定植成活后，真叶受冻先呈暗绿色，后逐渐失水枯萎，为了减轻冻害对农作物幼苗造成的损伤，现有技术中采取的方法是在低温到来之前使用对农作物幼苗的叶片进行处理。但是当气温骤降时，无法及时对农作物进行防冻处理。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种污泥高温炭化制备生物炭的方法，将制备得到的生物炭在育苗时期与育苗基质配合使用，以提高作物幼苗的抗冻性能。

本发明的第一个目的是提供一种污泥高温炭化制备生物炭的方法，按照以下步骤制备：

S1、将干化后的污泥进行粉碎，加入到磷酸二氢钠水溶液中混合均匀后，搅拌3-4h，过滤干燥，在惰性气体气氛下，500-700℃下热解处理，得到热解生物炭；

S2、将预处理的鸡蛋壳粉碎后，分散于水中，加入热解生物炭，混合搅拌10-15h，得到生物炭。