公布日：2023.08.22
申請日：2023.07.10
分類號：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合生物炭，是以脫水污泥和雞糞按照污泥干重和雞糞的質量比為1:2.5~3.5混合作為原料，經循環熱解制備得到，所述循環熱解是將混合后的原料置于循環熱解設備中，進行熱解同時將熱解蒸汽回流進入熱解區進行循環處理。本發明通過污泥與雞糞混合，在傳統的共熱解的基礎上，回流熱解蒸汽作用與生物炭，使得制備的復合生物炭表面官能團大量提高，制備的生物炭以化學吸附為主，對于CO2的吸附性能得到了顯著的提高，吸附量達到96.16mg/g。
權利要求書
1.一種用于吸附二氧化碳的復合生物炭，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量比為1:2.5～3.5混合作為原料，經循環熱解制備得到，所述循環熱解是將混合后的原料置于循環熱解設備中，進行熱解同時將熱解蒸汽回流進入熱解區進行循環處理。
2.如權利要求1所述的一種二氧化碳的復合生物炭，其特征在于：用于吸附所述熱解的溫度為500～600℃，熱解時間為50～60min。
3.如權利要求1或2所述的一種二氧化碳的復合生物炭，其特征在于：所述循環熱解過程中，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量比為1:2.5～3.5混合作為原料，進行循環熱解，所述循環熱解是將原料進行熱解時，同時通過分離回流熱解蒸汽重新進入熱解區。
5.如權利要求4所述的一種用于吸附二氧化碳的復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℃，熱解時間為50～60min。
6.如權利要求4或5所述的一種用于吸附二氧化碳的復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行調理處理后進行離心處理得到的脫水污泥，所述調理是在1200rpm下攪拌調理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合生物炭的制備方法，其特征在于，按如下步驟進行：在活性污泥中加入高鐵酸鉀，在1200rpm下攪拌調理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量比為1:2.5～3.5混合，置于循環熱解路中，預先通入N2排出空氣，在500～600℃溫度下熱解50～60min，在熱解過程中分離回流熱解蒸汽重新進入熱解區繼續處理，控制熱解蒸汽回流速率為0.8～2L/min。
發明內容
本發明目的在于提供一種用于吸附二氧化碳的復合生物炭。
本發明另一目的在于提供上述復合生物炭的制備方法。通過熱解蒸汽回流制備得到的復合生物炭，對CO2具有優異的化學吸附性能。
本發明目的通過如下技術方案實現：
一種用于吸附二氧化碳的復合生物炭，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量比為1:2.5～3.5混合作為原料，經循環熱解制備得到，所述循環熱解是將混合后的原料置于循環熱解設備中，進行熱解同時將熱解蒸汽回流進入熱解區進行循環處理。
進一步，所述熱解的溫度為500～600℃，熱解時間為50～60min。
進一步，所述循環熱解過程中，熱解蒸汽的回流速率為0.8～2L/min。
優選地，所述循環熱解過程中，熱解蒸汽的回流速率為1.2L/min。
上述二氧化碳的復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量比為1:2.5～3.5混合作為原料，進行循環熱解，所述循環熱解是將原料進行熱解時，同時通過分離回流熱解蒸汽重新進入熱解區。
進一步優選地，所述原料中，污泥干重和雞糞按照質量比為1:3混合。
進一步，所述熱解蒸汽的流速為0.8～2L/min，500～600℃，熱解時間為50～60min。
優選地，熱解蒸汽的回流速率為1.2L/min，熱解溫度為560℃，熱解時間為55min。
在熱解過程中將雞糞與污泥混合，增加了含氮氣體的釋放，改變了熱解蒸汽中的N和O的含量變化，調節了熱解蒸汽中氣體成分的變化，在回流過程中，通過調節熱解蒸汽的回流流速，從而調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，促進生物炭表面生成大量的官能團，從而提高了生物質炭對于CO2的吸附能力。由于CO2分子具有四極矩結構，對極性較為敏感，因此含氧官能團的引入，為CO2提供了更多的極性吸附位，顯著強化生物炭和CO2之間的吸附作用。
在這個過程中，我們發現，熱解蒸汽的回流速率過快，會導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數量較少，而回流速率過慢，需要延長熱解時間，增加能耗，同時會改變生物炭的微觀結構，且表面生成的掛能團在長時間的熱解過程中會發生分解，不利于吸附性能的提高。
進一步，所述脫水污泥是由在活性污泥中加入高鐵酸鉀進行調理處理后進行離心處理得到的脫水污泥，所述調理是在1200rpm下攪拌調理5～10min，然后在4000rpm下離心處理10-15min。
進一步，污泥干重和高鐵酸鉀的質量比為1g：20～30mg。
最具體地，一種用于吸附二氧化碳的復合生物炭的制備方法，其特征在于，按如下步驟進行：
在活性污泥中加入高鐵酸鉀，在1200rpm下攪拌調理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量比為1:2.5～3.5混合，置于循環熱解路中，預先通入N2排出空氣，在500～600℃溫度下熱解50～60min，在熱解過程中分離回流熱解蒸汽重新進入熱解區繼續處理，控制熱解蒸汽回流速率為0.8～2L/min。
本發明具有如下技術效果：
本發明通過污泥與雞糞混合，在傳統的共熱解的基礎上，回流熱解蒸汽作用與生物炭，使得制備的復合生物炭表面官能團大量提高，制備的生物炭以化學吸附為主，對于CO2的吸附性能得到了顯著的提高，吸附量達到96.16mg/g。
（發明人：張華;王正誠;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;蘭國新;潘旭偉）
