[發明專利]一種除氮浮萍水熱液化制備生物炭的方法

在審

• 申請號: 202011009939.6
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112029522A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 陳冠益;趙凱歌;李婉晴;顏蓓蓓;程占軍;林法偉;李麗萍;杜桂月
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10G1/00;B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

本發明公開了一種除氮浮萍水熱液化制備生物炭的方法，包括如下步驟：(1)將基于污水處理的除氮浮萍干燥，粉碎、過篩，得干燥除氮浮萍粉末；(2)稱取干燥的除氮浮萍粉末于高壓反應釜中，加入去離子水，密封反應釜；氮氣氣氛下，反應溫度控制在280～340℃，反應30～60min，冷卻至室溫；過濾，使固相與液相分離，用洗滌劑沖洗固相，干燥，得到生物炭。本發明的方法簡單，反應條件溫和且能耗低；本發明的方法制備得到的生物炭產率高，比表面積較大。副產物為水相溶液和生物油，均可以通過后續處理后再利用，生物炭用于染料廢水的處理，形成污水處理?生物炭?污水處理的循環利用，可實現良好的環境、經濟和社會效益的統一。

技術領域

本發明涉及生物質水熱液化以及環境污染治理領域，尤其涉及一種除氮浮萍水熱液化制備生物炭的方法。

背景技術

浮萍是一種小型水生被子植物，其生長速度快，可高效的吸收氮、磷元素進行代謝活動以去除水體中氮、磷等營養物質，同時由于浮萍漂浮生長在水面易于打撈，因此被認為是生態治理富營養化水體的理想選擇，已在許多國家被廣泛應用。

除氮浮萍是指對于污水中的氨態氮、硝態氮及總氮均有良好去除效果的浮萍。用于污水處理的除氮浮萍生長周期短、產量大；自身粗蛋白、淀粉含量高，若不及時打撈既會造成水體的二次污染，又會浪費浮萍中的能量。因此尋找除氮浮萍的合理的資源化再利用方式顯得尤為重要。目前主要利用方式主要有：(1)直接作為動物飼料飼喂魚類、家禽等，然而除氮浮萍在生長過程中會富集重金屬，同時污水中大量病原體微生物也會附著在浮萍上，因此直接作為動物飼料存在安全風險；(2)作為底物發酵制備乙醇，然而存在乙醇產量較低的問題；(3)作為混合物料進行厭氧共消化生產甲烷，但需要的厭氧發酵時間長，綜合產氣量低。

水熱液化技術可以將高含水率的生物質直接轉化為高附加值化學品和生物原油，避免了其他技術(如熱解，氣化)對原料進行干燥的預處理過程，顯著降低反應能耗，減少反應成本。

目前對浮萍生物質的水熱液化研究僅限于生產生物油產品，且制備的生物油存在產率低、粘度大、熱穩定性差的問題，無法直接使用。并且沒有用水熱液化技術處理除氮浮萍制備生物炭的方法的報道。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種除氮浮萍水熱液化制備生物炭的方法。

本發明的技術方案概述如下：

一種除氮浮萍水熱液化制備生物炭的方法，包括如下步驟：

(1)將基于污水處理的除氮浮萍干燥，粉碎、過篩，得干燥除氮浮萍粉末；

(2)稱取干燥的除氮浮萍粉末于高壓反應釜中，加入去離子水，密封反應釜；氮氣氣氛下，反應溫度控制在280～340℃，反應時間為30～60min，反應結束后冷卻至室溫；

所述干燥的除氮浮萍粉末與去離子水的質量比為1:(4～10)；

(3)過濾，使固相與液相分離，用洗滌劑沖洗固相，干燥，得到生物炭。

步驟(1)優選為：將基于污水處理的除氮浮萍在55-65℃下干燥11-13h，粉碎，過100目篩，得到干燥除氮浮萍粉末。

步驟(2)所述反應溫度優選為340℃。

步驟(2)所述反應時間優選為60min。

洗滌劑優選為二氯甲烷、乙酸乙酯或三氯甲烷。

本發明的優點：