[發明專利]一種利用餐廚垃圾制取磁性生物炭的方法

有效

• 申請號: 202010074939.8
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111266086B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 辛言君;信帥帥;劉國成;陳清華;馬東
• 申請（專利權）人: 青島農業大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/34;B01J20/30
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 郭智

本發明公開了一種利用餐廚垃圾制取磁性生物炭的方法，本發明屬于生物炭材料技術領域，包括如下步驟：收集餐廚垃圾，自然風干至含水率低于10％，隨后粉碎過篩得到粉碎物，將粉碎物放入瓷方舟置于管式爐中，通入氮氣提供缺氧條件，以5～10℃min^?1的升溫速率升溫至250～600℃，裂解2～4小時得到餐廚垃圾生物炭，取濃度為40gL^?1～100gL^?1餐廚垃圾生物炭與濃度為10mmol L^?1～30mmolL^?1的Fe³⁺鹽和Cu²⁺鹽混合，攪拌條件下持續加入濃度為50gL^?1～80gL^?1的強堿溶液，在100～200℃下反應6～48小時后，將水熱后的產物經真空抽濾清洗、干燥處理得可循環再生的餐廚垃圾生物炭，通實現餐廚垃圾資源化利用、減少環境危害，具有良好的社會效益和環境效益。

技術領域

本發明屬于生物炭材料技術領域，具體地說涉及一種利用餐廚垃圾制取磁性生物炭的方法。

背景技術

2019年6月，中央農辦，住建部、生態環境部和科技部等九部門聯合印發《住房和城鄉建設部等部門關于在全國地級及以上城市全面開展生活垃圾分類工作的通知》，提出自2019年起在全國地級及以上城市全面啟動生活垃圾分類工作。隨著垃圾分類政策的全面推行，加強餐廚垃圾的收集運輸處理成為關注的熱點問題。餐廚垃圾是指公共食堂、家庭、餐飲行業在日常生活消費過程中產生的食品廢棄物，主要包括餐前食品加工時的食物廢料和餐后的食物殘余。傳統的餐廚垃圾處置方法主要有填埋和焚燒。填埋過程產生的垃圾滲濾液和焚燒過程產生的二噁英等有毒氣體對環境存在潛在危害，并且極易造成傳染病的爆發，嚴重影響人類健康。因此，對于餐廚垃圾的資源化利用具有十分重要的意義。通過對餐廚垃圾在低氧或無氧條件下進行熱解，垃圾中的大部分含碳有機物無法變為有害的CO₂，而是轉化為生物炭，防止CO₂進入大氣，可減少21％的碳排量[環境科學與技術,2016,39(S2):245-250]。鑒于此，近年來對于餐廚垃圾通過裂解制備生物炭技術日益活躍。在我們之前的研究中發現以餐廚垃圾為原料通過裂解制備的生物炭可以用于改良土壤的性質、提高土壤肥力(專利授權公號：CN104557160A)，還可以有效的吸附水中亞甲基藍(農業資源與環境學報,2019,36(1):115-120)。然而，單純的生物炭粉末在使用過程中，回收分離較困難易造成資源浪費。研究者將磁性材料與生物炭結合制備磁性生物炭的方法可有效解決生物炭難回收的問題。

此外，吸附飽和生物炭的再生不僅可以提高生物炭的利用率，還可以減少其對環境的二次污染。光催化再生技術在太陽光照射下，利用產生的具有強氧化性自由基降解吸附在吸附劑表面上的有機物，達到吸附劑再生的目的。因此，通過某種手段為餐廚垃圾裂解制備的生物炭賦予磁性，同時通過光催化技術實現生物炭的再生，這不僅可以實現對通過垃圾分類回收后的餐廚垃圾資源化利用、減少餐廚垃圾對環境的危害，還可以為其制備的生物炭在回收和循環再生方面提高重要的指導意義。

發明內容

本發明提供一種利用餐廚垃圾制取磁性生物炭的方法，實現對通過垃圾分類回收后的餐廚垃圾資源化利用、減少餐廚垃圾對環境的危害，同時實現其制備的生物炭在使用過程中的回收和循環再生。該方法采用裂解技術制備餐廚垃圾生物炭，使其與一定量的Fe³⁺鹽和Cu²⁺鹽混合，在堿性條件下，通過水熱技術，制備含有鐵氧化物(Fe₃O₄和Fe₂O₃)和銅鐵礦型CuFeO₂的餐廚垃圾磁性生物炭，其中Fe₃O₄和Fe₂O₃可以為餐廚垃圾生物炭提供磁性便于生物炭的回收，利用銅鐵礦型CuFeO₂的光催化特性實現對吸附飽和后生物炭的循環再生。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：