公布日：2023.08.22
申請(qǐng)日：2023.07.10
分類號(hào)：B01J20/20(2006.01)I;B01D53/02(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I
摘要
一種用于吸附二氧化碳的復(fù)合生物炭，是以脫水污泥和雞糞按照污泥干重和雞糞的質(zhì)量比為1:2.5~3.5混合作為原料，經(jīng)循環(huán)熱解制備得到，所述循環(huán)熱解是將混合后的原料置于循環(huán)熱解設(shè)備中，進(jìn)行熱解同時(shí)將熱解蒸汽回流進(jìn)入熱解區(qū)進(jìn)行循環(huán)處理。本發(fā)明通過(guò)污泥與雞糞混合，在傳統(tǒng)的共熱解的基礎(chǔ)上，回流熱解蒸汽作用與生物炭，使得制備的復(fù)合生物炭表面官能團(tuán)大量提高，制備的生物炭以化學(xué)吸附為主，對(duì)于CO2的吸附性能得到了顯著的提高，吸附量達(dá)到96.16mg/g。
權(quán)利要求書
1.一種用于吸附二氧化碳的復(fù)合生物炭，其特征在于：是以脫水污泥和雞糞按照污泥干重和雞糞的質(zhì)量比為1:2.5～3.5混合作為原料，經(jīng)循環(huán)熱解制備得到，所述循環(huán)熱解是將混合后的原料置于循環(huán)熱解設(shè)備中，進(jìn)行熱解同時(shí)將熱解蒸汽回流進(jìn)入熱解區(qū)進(jìn)行循環(huán)處理。
2.如權(quán)利要求1所述的一種二氧化碳的復(fù)合生物炭，其特征在于：用于吸附所述熱解的溫度為500～600℃，熱解時(shí)間為50～60min。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種二氧化碳的復(fù)合生物炭，其特征在于：所述循環(huán)熱解過(guò)程中，熱解蒸汽的回流速率為0.8～2L/min。
4.一種用于吸附二氧化碳的復(fù)合生物炭的制備方法，其特征在于：以脫水污泥和雞糞按照污泥干重和雞糞質(zhì)量比為1:2.5～3.5混合作為原料，進(jìn)行循環(huán)熱解，所述循環(huán)熱解是將原料進(jìn)行熱解時(shí)，同時(shí)通過(guò)分離回流熱解蒸汽重新進(jìn)入熱解區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種用于吸附二氧化碳的復(fù)合生物炭的制備方法，其特征在于：所述熱解蒸汽的回流流速為0.8～2L/min，500～600℃，熱解時(shí)間為50～60min。
6.如權(quán)利要求4或5所述的一種用于吸附二氧化碳的復(fù)合生物炭的制備方法，其特征在于：所述脫水污泥是由在活性污泥中加入高鐵酸鉀進(jìn)行調(diào)理處理后進(jìn)行離心處理得到的脫水污泥，所述調(diào)理是在1200rpm下攪拌調(diào)理5～10min，然后在4000rpm下離心處理10～15min。
7.一種用于吸附二氧化碳的復(fù)合生物炭的制備方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)行：在活性污泥中加入高鐵酸鉀，在1200rpm下攪拌調(diào)理5～10min，然后干燥處理。然后在4000rpm下離心處理10-15min得脫水污泥，活性污泥的污泥干重與高鐵酸鉀的質(zhì)量比為1g：20～30mg；將脫水后的污泥烘干后，與雞糞按照污泥干重與雞糞干質(zhì)量比為1:2.5～3.5混合，置于循環(huán)熱解路中，預(yù)先通入N2排出空氣，在500～600℃溫度下熱解50～60min，在熱解過(guò)程中分離回流熱解蒸汽重新進(jìn)入熱解區(qū)繼續(xù)處理，控制熱解蒸汽回流速率為0.8～2L/min。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種用于吸附二氧化碳的復(fù)合生物炭。
本發(fā)明另一目的在于提供上述復(fù)合生物炭的制備方法。通過(guò)熱解蒸汽回流制備得到的復(fù)合生物炭，對(duì)CO2具有優(yōu)異的化學(xué)吸附性能。
本發(fā)明目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種用于吸附二氧化碳的復(fù)合生物炭，其特征在于：是以脫水污泥和雞糞按照污泥干重和雞糞的質(zhì)量比為1:2.5～3.5混合作為原料，經(jīng)循環(huán)熱解制備得到，所述循環(huán)熱解是將混合后的原料置于循環(huán)熱解設(shè)備中，進(jìn)行熱解同時(shí)將熱解蒸汽回流進(jìn)入熱解區(qū)進(jìn)行循環(huán)處理。
進(jìn)一步，所述熱解的溫度為500～600℃，熱解時(shí)間為50～60min。
進(jìn)一步，所述循環(huán)熱解過(guò)程中，熱解蒸汽的回流速率為0.8～2L/min。
優(yōu)選地，所述循環(huán)熱解過(guò)程中，熱解蒸汽的回流速率為1.2L/min。
上述二氧化碳的復(fù)合生物炭的制備方法，其特征在于：以脫水污泥和雞糞按照污泥干重和雞糞質(zhì)量比為1:2.5～3.5混合作為原料，進(jìn)行循環(huán)熱解，所述循環(huán)熱解是將原料進(jìn)行熱解時(shí)，同時(shí)通過(guò)分離回流熱解蒸汽重新進(jìn)入熱解區(qū)。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述原料中，污泥干重和雞糞按照質(zhì)量比為1:3混合。
進(jìn)一步，所述熱解蒸汽的流速為0.8～2L/min，500～600℃，熱解時(shí)間為50～60min。
優(yōu)選地，熱解蒸汽的回流速率為1.2L/min，熱解溫度為560℃，熱解時(shí)間為55min。
在熱解過(guò)程中將雞糞與污泥混合，增加了含氮?dú)怏w的釋放，改變了熱解蒸汽中的N和O的含量變化，調(diào)節(jié)了熱解蒸汽中氣體成分的變化，在回流過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)熱解蒸汽的回流流速，從而調(diào)控的熱解蒸汽中的水蒸氣、NH3、C2H3N等氣體在生物炭表面的沉積速率和作用，促進(jìn)生物炭表面生成大量的官能團(tuán)，從而提高了生物質(zhì)炭對(duì)于CO2的吸附能力。由于CO2分子具有四極矩結(jié)構(gòu)，對(duì)極性較為敏感，因此含氧官能團(tuán)的引入，為CO2提供了更多的極性吸附位，顯著強(qiáng)化生物炭和CO2之間的吸附作用。
在這個(gè)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，熱解蒸汽的回流速率過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致熱解蒸汽在生物炭表面沉積作用效果較弱，生物炭表面生成的官能團(tuán)數(shù)量較少，而回流速率過(guò)慢，需要延長(zhǎng)熱解時(shí)間，增加能耗，同時(shí)會(huì)改變生物炭的微觀結(jié)構(gòu)，且表面生成的掛能團(tuán)在長(zhǎng)時(shí)間的熱解過(guò)程中會(huì)發(fā)生分解，不利于吸附性能的提高。
進(jìn)一步，所述脫水污泥是由在活性污泥中加入高鐵酸鉀進(jìn)行調(diào)理處理后進(jìn)行離心處理得到的脫水污泥，所述調(diào)理是在1200rpm下攪拌調(diào)理5～10min，然后在4000rpm下離心處理10-15min。
進(jìn)一步，污泥干重和高鐵酸鉀的質(zhì)量比為1g：20～30mg。
最具體地，一種用于吸附二氧化碳的復(fù)合生物炭的制備方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)行：
在活性污泥中加入高鐵酸鉀，在1200rpm下攪拌調(diào)理5～10min，然后干燥處理。然后在4000rpm下離心處理10-15min得脫水污泥，活性污泥的污泥干重與高鐵酸鉀的質(zhì)量比為1g：20～30mg；
將脫水后的污泥烘干后，與雞糞按照污泥干重與雞糞干質(zhì)量比為1:2.5～3.5混合，置于循環(huán)熱解路中，預(yù)先通入N2排出空氣，在500～600℃溫度下熱解50～60min，在熱解過(guò)程中分離回流熱解蒸汽重新進(jìn)入熱解區(qū)繼續(xù)處理，控制熱解蒸汽回流速率為0.8～2L/min。
本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：
本發(fā)明通過(guò)污泥與雞糞混合，在傳統(tǒng)的共熱解的基礎(chǔ)上，回流熱解蒸汽作用與生物炭，使得制備的復(fù)合生物炭表面官能團(tuán)大量提高，制備的生物炭以化學(xué)吸附為主，對(duì)于CO2的吸附性能得到了顯著的提高，吸附量達(dá)到96.16mg/g。
（發(fā)明人：張華;王正誠(chéng);陳永紅;王洪鑫;陶文昐;冉茂千;楊華;苑康;易濤;鄧佩瑤;夏亞平;吳彥;蘭國(guó)新;潘旭偉）
