[发明专利]一种复合凝胶协同生物治理养殖废弃物及资源化利用工艺

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种复合凝胶及复合凝胶协同生物治理养殖废弃物及资源化利用工艺。

背景技术

我国的畜牧养殖业发展迅速，2014年的畜牧养殖业总产值已达3万亿元左右。畜牧养殖的过程中会产生大量的禽畜废弃物，2014年的禽畜废弃物超过40亿吨，COD和氨氮排放量分别占农业源COD和氨氮排放的90%以上和70%以上，分别占全国COD和氨氮排放量的40%以上和30%以上。禽畜养殖污染、工业污染和生活污染成为当今最严重的三大污染。

禽畜废弃物中富含有机质、氮和磷营养物质，但同时也包含大量的病原菌和寄生虫等。因此，禽畜废弃物的直接排放会导致环境污染、病菌滋生、水体富营养化等。禽畜废弃物的处理包括自然堆沤发酵法、晾晒干燥法、好氧发酵法和厌氧发酵法等，但普遍存在处理时间长、肥效不够理想的问题。

胶凝材料，指在物理化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。凝胶材料可分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料两大类。凝胶材料由于其优异的吸附性能，得到了越来越广泛的应用。

中国专利申请201310587269.X公开了一种微生物有机复合肥，包括禽畜粪便、中药废弃物、食用菌废弃物、矿物质、维生素和复合菌剂，通过所有原料粉碎混匀后，发酵得到。该专利申请将禽畜粪便用于微生物有机复合肥的制备，实现了禽畜粪便的合理利用，且制备方法简单，但存在原料较复杂、成本较高的缺点。

中国专利申请201510260833.6公开了一种利用高含水量禽畜粪便制备保水生物有机肥的方法，该方法包括加入含钙矿粉，加入浓硫酸固化，加入土壤生物酶保水剂发酵的步骤。该方法利用高含水量禽畜粪便与土壤生物酶一起发酵获得保水生物有机肥，实现了禽畜粪便的合理利用，但存在需要使用浓硫酸，硫酸的残留会导致土壤的酸化板结，生物有机肥的持续性不够理想等缺点。

现有技术的凝胶材料虽然具有较好的吸附能力，但存在制备的反应温度较高，时间较长等缺点，现有技术也未实现禽畜养殖废弃物的充分利用。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，发明人通过大量试验对复合凝胶的制备方法进行探索，预料不到的发现：通过使用磁化水，可显著改善反应条件，得到一种新的复合凝胶，该复合凝胶具有优良的吸附性能，吸附容量大，膨润土的使用降低了生产成本。进一步地，本发明还提供了复合凝胶协同生物治理养殖废弃物及资源化利用工艺。

本发明的目的将通过下面的详细描述来进一步体现和说明。

本发明提供一种复合凝胶，其特征在于：所述复合凝胶的制备方法包括如下步骤：

A）称取12～20重量份数的混合碱于反应器中，所述混合碱由氢氧化钾和三乙醇胺以3~7：1的重量比组成，加磁化水配制成混合碱液，水浴条件下加入25～40重量份数的丙烯酸，搅拌，得到中和溶液；

B）向所述中和溶液中依次加入40～50重量份数的交联剂、25~32重量份数的膨润土和75～90重量份数的引发剂，搅拌，得到待聚合溶液；

C）所述待聚合溶液于55～65℃发生聚合反应，洗涤，干燥，得到复合凝胶。

采用上述技术方案，制得的复合凝胶具有优良的吸附性能，且制备方法简单，降低了能耗。通过特定碱液的使用，实现了膨润土等在较低温度下的聚合，膨润土的使用降低了生产成本，还提高了复合凝胶的机械强度和耐盐性能。

优选地，所述磁化水由去离子水经钕铁硼磁体磁化得到，所述钕铁硼磁体的磁感应强度为4000～7000高斯。

优选地，所述交联剂为双丙烯酰胺或水溶性酚醛树脂；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。更优选地，所述聚合反应的反应时间为1~3h。

相应地，本发明还提供了复合凝胶的制备方法，包括如下步骤：

A）称取12～20重量份数的混合碱于反应器中，所述混合碱由氢氧化钾和三乙醇胺以3~7：1的重量比组成，加磁化水配制成混合碱液，水浴条件下加入25～40重量份数的丙烯酸，搅拌，得到中和溶液；

B）向所述中和溶液中依次加入40～50重量份数的交联剂、25~32重量份数的膨润土和75～90重量份数的引发剂，搅拌，得到待聚合溶液；

C）所述待聚合溶液于55～65℃发生聚合反应，洗涤，干燥，得到复合凝胶。

优选地，所述磁化水由去离子水经钕铁硼磁体磁化得到，所述钕铁硼磁体的磁感应强度为4000～7000高斯；所述交联剂为双丙烯酰胺或水溶性酚醛树脂；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钠。更优选地，所述聚合反应的反应时间为1~3h。