[發(fā)明專利]一種重金屬廢水高效吸附凈化炭基材料的制備及應用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811463751.1
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109331781B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 馮彥房;劉楊;薛利紅;楊林章;劉曉宇;何世穎;段婧婧
• 申請（專利權）人: 江蘇省農(nóng)業(yè)科學院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;薛海霞

1.一種重金屬廢水高效吸附凈化炭基材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）原始水熱炭的制備過程

將生物質(zhì)粉碎至粒徑1 mm-5 mm，然后與水混合，其中生物質(zhì)與水的比例為1:5-1:10w/v；將生物質(zhì)與水的混合物置于高壓反應釜中，在180-300℃和2-15 MPa條件下，將生物質(zhì)進行水熱炭化，制備成水熱炭；然后將水熱炭晾干備用；并用100目-500目的尼龍網(wǎng)包裝制作含有水熱炭材料的水熱炭炭包；

2）水熱炭的微生物液態(tài)厭氧發(fā)酵過程

在沼氣發(fā)酵體系中對步驟1）制得的水熱炭進行液體厭氧發(fā)酵：使用沼液對發(fā)酵體系進行微生物接種；同時使用營養(yǎng)源以促進微生物發(fā)酵進程；放入含有步驟1）制得的水熱炭材料的水熱炭炭包，進行一定時間的微生物發(fā)酵，制得含有改良水熱炭的改良水熱炭炭包；利用沼氣回收裝置，收集發(fā)酵過程的沼氣作為生物能源進行利用；

利用微生物發(fā)酵過程對水熱炭進行活化改良，同時利用微生物分解水熱炭中的可溶性有機物；具體為：

（1）填裝沼液：使用的發(fā)酵罐大小為50L - 1000L，使用發(fā)酵沼液原液進行微生物接種，沼液的體積為發(fā)酵罐總體積的50-80%；

（2）填裝微生物生長物料：在發(fā)酵罐中加入生物質(zhì)材料，為微生物發(fā)酵提供炭源和養(yǎng)分，生物質(zhì)為水稻秸稈、小麥秸稈、玉米芯、稻殼、花生殼的一種或幾種，生物質(zhì)材料與沼液的質(zhì)量體積比為1:5-1:20w/v，加入尿素和過磷酸鈣，尿素與沼液的質(zhì)量比為1:5000-1:100，過磷酸鈣與尿素的質(zhì)量比例為2:1-1:1，填裝完成后，pH值調(diào)節(jié)至7-8，以促進微生物生長；將未改良的水熱炭炭包放入發(fā)酵罐，水熱炭炭包的體積為發(fā)酵罐體積的2%-15%；關閉發(fā)酵罐進行發(fā)酵反應，發(fā)酵時間為10-30天，得到微生物活化改良后的水熱炭；

3）利用蒸汽爆破過程，改良生物炭對重金屬污水的吸附能力

微生物發(fā)酵過程結束后，回收改良水熱炭炭包，用水清洗微生物活化改良后的水熱炭，瀝干至水熱炭的含水量為10-30%，然后將改良水熱炭炭包加入到汽爆反應器中進行爆破，在 0.5-10 MPa下進行爆破，保壓時間為3-5 min；爆破處理完成后，將改良水熱炭炭包取出，自然曬干或烘干，炭包內(nèi)的改良水熱炭作為重金屬廢水高效吸附凈化炭基材料，裝瓶備用。

2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法制得的重金屬廢水高效吸附凈化炭基材料。

3.根據(jù)權利要求2所述的重金屬廢水高效吸附凈化炭基材料的應用，其特征在于：所述的重金屬廢水高效吸附凈化炭基材料對重金屬廢水的凈化過程為：將重金屬廢水高效吸附凈化炭基材料與重金屬廢水按照0.1-10 g/L的劑量添加重金屬廢水高效吸附凈化炭基材料，反應時間為10-200 min，攪拌速率為100-200 rpm，反應溫度為0-50℃，pH調(diào)節(jié)為3-9；待吸附過程達到平衡后，反應結束，實現(xiàn)廢水中重金屬離子的高效去除。