[發(fā)明專利]提升厭氧消化產(chǎn)甲烷效率的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910766100.8
• 申請日: 2019-08-19
• 公開（公告）號: CN110499339B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘建剛;蔡祿;敖娜日蘇;謝媛媛;張艾艾;季祥;蔣海明
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古科技大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C02F11/04;C01B32/05
• 代理公司: 武漢華強專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42237
• 代理人: 溫珊姍

本發(fā)明公開了提升厭氧消化產(chǎn)甲烷效率的方法，該方法在厭氧消化體系中添加氯化鈰改性的菌糠生物炭；所述厭氧消化體系包括發(fā)酵底物和離心后的接種物，菌糠生物炭的添加量為接種物干重的10%?30%；所述菌糠生物炭采用如下方法制備：將菌糠粉末和七水氯化鈰溶液混合得菌糠渾濁液，用NaOH溶液進行滴定，之后進行活化；經(jīng)干燥，將改性菌糠塊進行粉碎，所得改性菌糠粉末炭化，經(jīng)自然冷卻，得氯化鈰改性的菌糠生物炭。本發(fā)明這不僅解決了現(xiàn)有低成本生物炭的制備問題，也能提高轉(zhuǎn)化效率，而且可以極大地提升厭氧消化產(chǎn)甲烷效率，其產(chǎn)甲烷效率提升大于70%。本發(fā)明集有機廢棄物污染防治與能源化利用為一體，可以獲得很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物炭制造技術(shù)和廢棄物能源化利用領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及提升厭氧消化產(chǎn)甲烷效率的方法。

背景技術(shù)

生物炭是指生物質(zhì)在缺氧或無氧條件下高溫灼燒形成的物質(zhì)，是一種比較普遍的環(huán)保材料，大量應用于環(huán)境修復和土壤修復行業(yè)。而通過對生物炭進行改性，可獲得與原始生物炭不同的物理化學性質(zhì)，這也增強了其在相關(guān)領(lǐng)域的應用價值。生物炭的改性涉及很多方面，從原材料性質(zhì)，預處理的法到改性方法都是影響改性生物炭性能的關(guān)鍵。與傳統(tǒng)催化劑活化方法不一樣，蒸汽活化不適用于生物炭，通常來說，生物炭改性均使用化學活化來改變其性質(zhì)。如通過堿性處理可以提高生物炭的吸附能力，通過酸性處理可以提高生物炭的氧化能力。將改性生物炭作為工業(yè)級別的污染物吸附劑是一種有針對性的處理手段，且能極大提高處理效率和效果，同時改性生物炭還具有可重復利用的特點，通過特定的解吸劑，可以讓生物炭在整個污染處理環(huán)節(jié)中以吸附-解吸循環(huán)重復數(shù)次，極大的降低了成本。改性生物炭通過不同手段進行改性，適用范圍不僅僅局限于工業(yè)生產(chǎn)中的廢水重金屬吸附，還可以應用于藥廠廢水，印染廢水中。

生物炭復合材料的制備往往通過化學溶劑作為轉(zhuǎn)化介質(zhì)，可以將特定離子或者特定基團負載到生物炭顆粒或者生物質(zhì)中。以磁性生物炭為例，將生物炭與Fe³⁺或Fe²⁺溶液混合，通過NaOH作為介質(zhì)進行復合，再通過活化、清洗、烘干獲得的磁性生物炭，所得磁性生物炭的表面積相對原始生物炭發(fā)生了很大變化，通過傅里葉紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)磁性生物炭表面基團相對原始生物炭出現(xiàn)了基團數(shù)量增加，基團峰值發(fā)生變化。同時，磁性生物炭對廢水中氯苯酚的吸附率有了顯著提高。生物炭復合材料相對于原始生物炭在環(huán)境修復中的效果也具有顯著優(yōu)勢。傳統(tǒng)生物炭一般在土壤修復中使用，主要功能是保護土壤中養(yǎng)分流失，防止碳元素揮發(fā)，起到固碳固土的作用。生物炭復合材料可以進一步提高效果，目前復合生物炭在烴類污染和農(nóng)藥污染修復中的研究正在進行。有研究發(fā)現(xiàn)以松葉作為生物炭原材料制備出的松葉生物炭，對烴類化合物具有很強的吸附能力，隨著制備溫度的提升，其對烴類的吸附能力出現(xiàn)明顯增高，生物炭復合材料在環(huán)境修復中的地位將逐漸取代傳統(tǒng)生物炭。

近年來將生物炭作為一種強化劑，用來強化厭氧消化體系的產(chǎn)甲烷能力的研究正在開展，通過研究人員的初步探索，基本確認生物炭可以有效提升大部分厭氧消化系統(tǒng)的產(chǎn)甲烷能力，生物炭改性是將生物炭通過特定方法進行改良，使其可以針對特定的污染物性質(zhì)，讓改性生物炭的pH、表面基團種類，特定離子基團數(shù)量都與原始生物炭之間產(chǎn)生變化。但是關(guān)于稀土改性生物炭在厭氧消化領(lǐng)域的應用則很少見。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)所提及的原因，本發(fā)明以稀土元素Ce³⁺來改性生物炭，進而制備出稀土改性生物炭，以獲得一種可以在原始生物炭的基礎(chǔ)上對厭氧消化產(chǎn)沼氣有進一步提升的稀土改性生物炭，最終提高厭氧消化產(chǎn)甲烷效率和厭氧消化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

因此，本發(fā)明的目的是提供利用氯化鈰改性生物炭來提升厭氧消化產(chǎn)甲烷效率的方法。

本發(fā)明提升厭氧消化產(chǎn)甲烷效率的方法，其特征是：

在厭氧消化體系中添加氯化鈰改性的菌糠生物炭；所述厭氧消化體系包括發(fā)酵底物和離心后的接種物，菌糠生物炭的添加量為接種物干重的10%-30%；

所述菌糠生物炭采用如下方法制備：