[发明专利]一种氮掺杂磁性生物炭的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种氮掺杂磁性生物炭的制备方法及其强化厌氧发酵性能的应用。具体制备过程为：以高氮含量的农林废弃物为物质基础，结合工业废弃物铁泥，采用水热炭化和高温热解炭化方法制备原位氮掺杂磁性生物炭载体。本发明的生物炭载体具有较高的比表面积和孔隙，较高的氮和铁含量，显著提升厌氧发酵过程污染物的去除和甲烷的产率，并能缓解发酵过程挥发酸的抑制，保障厌氧发酵性能高效稳定。本发明不仅有效解决了农林废弃物高附加值资源化利用，更提高了厌氧发酵的性能，属于经济环保和“以废治废”的新型高效厌氧发酵技术，适用于工业化的推广和应用。

主权项

1.一种氮掺杂磁性生物炭的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：1）原料处理：将农林废弃物清洗，粉碎机粉碎至0.1‑1cm碎渣；将工业废弃物铁泥进行清洗、烘干后待用；2）水热碳化处理：将处理后的碎渣和工业废弃物铁泥按重量比2:0.3‑0.6混合后放入到微波高压反应釜内，以浓度为1‑3mol/L的ZnCl₂或KOH或H₃PO₄作为液体介质和化学活化剂添加到微波高压反应釜中，固液体积比为3:0.1‑0.3，通过超声波分散仪将3‑5 wt%的膨润土作为粘结剂均匀分散质液体介质中，采用微波辅助水热碳化进行水热反应，水热反应结束后冷却至60‑80℃，进行第一次酸洗，酸洗结束后用真空泵过滤得到含水率为20‑30wt%的水热生物炭，将制得的水热生物炭于90℃的温度条件下烘干12小时，粉碎筛分得到粒径10‑30 mm的水热生物炭颗粒；3）高温热解碳化处理：将步骤2）制得的水热生物炭颗粒进行高温密闭热解碳化，高温热解过程中通入高纯氮气，进行双重氮掺杂处理，最终制得产物经第二次酸洗后于105℃的条件下烘干12小时，粉碎至粒径＜0.1mm的颗粒，制得氮掺杂磁性生物炭。