[发明专利]以燃煤飞灰为原料的生物炭制作及其作活菌载体的应用

说明书

本发明提供一种以燃煤飞灰为原料制作的生物炭材料及其制备方法和应用，其制备方法为：先富集回收燃煤飞灰中的未燃碳，再在活化气氛中高温活化热处理得到，其中，活化气氛为水蒸气、二氧化碳、空气中的一种或多种加热形成温度为90‑110℃的气体，利用惰性气体导入活化气氛并作为流速控制单元。本发明以燃煤废弃物制备原料，可以有效减轻原料成本、节能环保，所制备的生物炭材料不仅具有多孔特性和高的比表面，同时所述生物炭材料表面具有多种活性基团，可为活菌提供良好的载体环境，具有循环回收再利用，不产生二次污染等优点。

技术领域

本发明涉及一种生物炭的制作方法，尤其涉及一种以燃煤飞灰为原料的高比表生物炭制作方法，同时涉及该生物炭的应用。

背景技术

燃煤飞灰(coal fly ash)是在燃煤过程中，随着烟气流动，在排放前被集尘器收集的含有大部分轻质灰份与未燃碳的细微固体颗粒物，火力发电为最主要的煤灰发生源，全球每年生成的燃煤飞灰达上亿吨，生成量大，处理难度高，燃煤飞灰的组成颗粒十分微细，若不妥善处理，易引起大规模粉尘污染问题。当前的处置方式多是作水泥添加料或者投入水泥窑当成生料等用途使用，但飞灰质量不一，整体利用率仅30％左右，更多是直接作为废弃物处置，直接废弃将导致资源浪费且处理效率不彰，而未燃碳品位达85％的高含碳富集产物，其热值达7000kcal/kg，相当于标准燃煤，可再利用为燃料以回收热值。

作为一种多孔材料，生物炭具有优异的吸附特性，可作为土壤改良剂，应用于农业用途，帮助植物生长，增加20％以上的农业生产力，净化水质，并有助于减少化学肥料吸附土壤有毒物质等作用。生物炭在环保的成效显著，但由于制程耗源、污染且大部份生产局限于农作物副产物原料的提供，相关研发工作正积极寻找可替代的原料，如树木、树皮，动物粪便等，以降低制造成本。然而利用农业废弃物制作生物碳，又存在地区与季节农作生长的局限，无法大量稳定供应，利用动物粪便则需要更庞大的起填埋回收处理方式。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种以燃煤飞灰为原料制作的生物炭及其制作方法，本发明还提供了所制作的生物炭材料的具体应用。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种以燃煤飞灰为原料的生物炭制作方法，包括以下步骤：

S1、富集回收燃煤飞灰中的未燃碳，回收的未燃碳品位70-95％；

S2、水蒸气、二氧化碳、空气中的一种或多种加热形成温度为90-110℃的气体作为活化气氛，利用惰性气体导入活化气氛并作为流速控制单元；

S3、所述未燃碳在活化气氛中高温热处理，热处理温度300-1000℃，活化时间0.5-8h，制得所述生物炭；

优选的，所述惰性气体为氮气，流速为300-1000mL/min；

优选的，以超声浮选法富集回收燃煤飞灰中的未燃碳；

优选的，所述超声浮选法包括搅拌解粒和超声破碎两步前处理。

本发明还提供了前述生物炭制作方法制备的生物炭材料可作为土壤改良剂或吸附材料或载体材料的应用；

优选的，所述生物炭材料作为活菌载体；

进一步优选的，所述生物炭材料作为活菌载体的载菌方法为：所述生物炭材料加入菌液浸泡，浸泡温度30℃～70℃，浸泡时间2～8h。

本发明的有益效果为：