[发明专利]一种磁性生物炭的制备方法及应用

说明书

本发明提供一种磁性生物炭的制备方法，包括如下步骤：将生物秸秆破碎，过筛后清洗干净并烘干；将废铁屑清洗后，加入酸进行溶解，得到反应液；将烘干后的生物秸秆加入所述反应液中，充分搅拌后进行水热反应，将反应后的产物过筛，得到固体产物；将所述固体产物采用有机溶液洗涤数次后烘干，得到磁性生物炭。本发明使用秸秆和废铁屑制备磁性生物炭，解决了外源添加物制作成本高、易失活、易流失的问题，同时能较好提升厌氧效果。

技术领域

本发明涉及磁性生物炭技术领域，具体是一种磁性生物炭的制备方法及应用。

背景技术

厌氧消化技术是现阶段主流上能保证从高浓度有机物中汲取能源与能量的生化降解工艺，该技术在降解污染物以及固体废弃物的进程中，使得污染物从液态转化为无害的气态，并且被进一步回收利用。后续，剩余消化产物中所剩余的并具有利用价值的无机盐类可以通过多次回收并重复使用。更重要的是，厌氧消化工艺以其应用范围广、运转能耗低、运行负荷高、剩余污泥少以及所需营养物质低等优点为众多的民生领域带来了可观的经济效益、社会效益和环境效益。

然而，厌氧工艺中产甲烷菌群和酸化菌对于外界环境的不同敏感度将会对废水的降解造成不确定性，使得厌氧消化存在反应周期长，产甲烷率低的问题。通过外源强化的手段，改善厌氧体系还原气氛、强化产甲烷菌的活性以及改变厌氧电子传递路径，被认为是提高厌氧效率的有效手段。专利“一种零价铁强化ABR厌氧反应器处理化工废水的装置”（CN110803764 A）使用零价铁来强化厌氧效果处理化工废水，但是在厌氧反应长期运行的过程中，零价铁表面容易形成铁水化合物，降低接触面积，使得厌氧速率下降，影响厌氧消化效果。专利“一种利用四氧化三铁纳米颗粒强化厌氧反应器降解酚污染物的方法”（CN108793402 A）使用纳米四氧化三铁颗粒强化厌氧效果，提高了酚类污染去除效率，然而，纳米四氧化三铁颗粒，制造成本较高，且随着运行时间的延长容易流失，导致厌氧效果下降。

发明内容

针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种磁性生物炭的制备方法及其在强化厌氧中的应用，该制备方法使用秸秆和废铁屑制备磁性生物炭，解决了外源添加物制作成本高、易失活、易流失的问题，同时能较好提升厌氧效果。

本发明提供的一种磁性生物炭的制备方法,包括如下步骤：

S1、将生物秸秆破碎，过筛后清洗干净并烘干；

S2、将废铁屑清洗后，加入酸进行溶解，得到反应液；

S3、将步骤1中烘干后的生物秸秆加入所述反应液中，充分搅拌后进行水热反应，将反应后的产物过筛，得到固体产物；

S4、将所述固体产物采用有机溶液洗涤数次后烘干，得到磁性生物炭。

优选地，S2中，所述废铁屑与酸的质量体积比为1：2-1：3。

优选地，S3中，所述生物秸秆与反应液的质量体积为1：4-4：1。

优选地，S3中，所述水热反应的反应温度为150-250℃。

优选地，S3中，所述水热反应的反应时间为4-10h。

本发明还公开了一种采用所述制备方法得到的磁性生物炭在强化厌氧处理化工废水中的应用，所述处理方法如下：将COD浓度介于2000-3000mg/L的工业废水加入到接种厌氧活性污泥的厌氧反应器中，向所述厌氧反应器中投加所述磁性生物炭，进水pH值为7.5-8.5，反应停留时间为90-120h，反应温度为25-35℃。

优选地，所述磁性生物炭的投加质量为进水体积的0.02-0.1%。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1、本发明利用废铁屑和农作物秸秆通过水热合成的方法，制备具有磁性的生物炭，并通过向厌氧反应器中投加该生物炭，提高化工废水的厌氧处理效果，加速了厌氧进程。通过废物再利用的方式，解决了化工废水厌氧消化周期长，效果不稳定的问题。本发明在化工废水处理中具有广阔的应用前景。