公布日：2023.08.22
申请日：2023.07.10
分类号：B01J20/20(2006.01)I;B01D53/02(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I
摘要
一种用于吸附二氧化碳的复合生物炭，是以脱水污泥和鸡粪按照污泥干重和鸡粪的质量比为1:2.5~3.5混合作为原料，经循环热解制备得到，所述循环热解是将混合后的原料置于循环热解设备中，进行热解同时将热解蒸汽回流进入热解区进行循环处理。本发明通过污泥与鸡粪混合，在传统的共热解的基础上，回流热解蒸汽作用与生物炭，使得制备的复合生物炭表面官能团大量提高，制备的生物炭以化学吸附为主，对于CO2的吸附性能得到了显著的提高，吸附量达到96.16mg/g。
权利要求书
1.一种用于吸附二氧化碳的复合生物炭，其特征在于：是以脱水污泥和鸡粪按照污泥干重和鸡粪的质量比为1:2.5～3.5混合作为原料，经循环热解制备得到，所述循环热解是将混合后的原料置于循环热解设备中，进行热解同时将热解蒸汽回流进入热解区进行循环处理。
2.如权利要求1所述的一种二氧化碳的复合生物炭，其特征在于：用于吸附所述热解的温度为500～600℃，热解时间为50～60min。
3.如权利要求1或2所述的一种二氧化碳的复合生物炭，其特征在于：所述循环热解过程中，热解蒸汽的回流速率为0.8～2L/min。
4.一种用于吸附二氧化碳的复合生物炭的制备方法，其特征在于：以脱水污泥和鸡粪按照污泥干重和鸡粪质量比为1:2.5～3.5混合作为原料，进行循环热解，所述循环热解是将原料进行热解时，同时通过分离回流热解蒸汽重新进入热解区。
5.如权利要求4所述的一种用于吸附二氧化碳的复合生物炭的制备方法，其特征在于：所述热解蒸汽的回流流速为0.8～2L/min，500～600℃，热解时间为50～60min。
6.如权利要求4或5所述的一种用于吸附二氧化碳的复合生物炭的制备方法，其特征在于：所述脱水污泥是由在活性污泥中加入高铁酸钾进行调理处理后进行离心处理得到的脱水污泥，所述调理是在1200rpm下搅拌调理5～10min，然后在4000rpm下离心处理10～15min。
7.一种用于吸附二氧化碳的复合生物炭的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：在活性污泥中加入高铁酸钾，在1200rpm下搅拌调理5～10min，然后干燥处理。然后在4000rpm下离心处理10-15min得脱水污泥，活性污泥的污泥干重与高铁酸钾的质量比为1g：20～30mg；将脱水后的污泥烘干后，与鸡粪按照污泥干重与鸡粪干质量比为1:2.5～3.5混合，置于循环热解路中，预先通入N2排出空气，在500～600℃温度下热解50～60min，在热解过程中分离回流热解蒸汽重新进入热解区继续处理，控制热解蒸汽回流速率为0.8～2L/min。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于吸附二氧化碳的复合生物炭。
本发明另一目的在于提供上述复合生物炭的制备方法。通过热解蒸汽回流制备得到的复合生物炭，对CO2具有优异的化学吸附性能。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种用于吸附二氧化碳的复合生物炭，其特征在于：是以脱水污泥和鸡粪按照污泥干重和鸡粪的质量比为1:2.5～3.5混合作为原料，经循环热解制备得到，所述循环热解是将混合后的原料置于循环热解设备中，进行热解同时将热解蒸汽回流进入热解区进行循环处理。
进一步，所述热解的温度为500～600℃，热解时间为50～60min。
进一步，所述循环热解过程中，热解蒸汽的回流速率为0.8～2L/min。
优选地，所述循环热解过程中，热解蒸汽的回流速率为1.2L/min。
上述二氧化碳的复合生物炭的制备方法，其特征在于：以脱水污泥和鸡粪按照污泥干重和鸡粪质量比为1:2.5～3.5混合作为原料，进行循环热解，所述循环热解是将原料进行热解时，同时通过分离回流热解蒸汽重新进入热解区。
进一步优选地，所述原料中，污泥干重和鸡粪按照质量比为1:3混合。
进一步，所述热解蒸汽的流速为0.8～2L/min，500～600℃，热解时间为50～60min。
优选地，热解蒸汽的回流速率为1.2L/min，热解温度为560℃，热解时间为55min。
在热解过程中将鸡粪与污泥混合，增加了含氮气体的释放，改变了热解蒸汽中的N和O的含量变化，调节了热解蒸汽中气体成分的变化，在回流过程中，通过调节热解蒸汽的回流流速，从而调控的热解蒸汽中的水蒸气、NH3、C2H3N等气体在生物炭表面的沉积速率和作用，促进生物炭表面生成大量的官能团，从而提高了生物质炭对于CO2的吸附能力。由于CO2分子具有四极矩结构，对极性较为敏感，因此含氧官能团的引入，为CO2提供了更多的极性吸附位，显著强化生物炭和CO2之间的吸附作用。
在这个过程中，我们发现，热解蒸汽的回流速率过快，会导致热解蒸汽在生物炭表面沉积作用效果较弱，生物炭表面生成的官能团数量较少，而回流速率过慢，需要延长热解时间，增加能耗，同时会改变生物炭的微观结构，且表面生成的挂能团在长时间的热解过程中会发生分解，不利于吸附性能的提高。
进一步，所述脱水污泥是由在活性污泥中加入高铁酸钾进行调理处理后进行离心处理得到的脱水污泥，所述调理是在1200rpm下搅拌调理5～10min，然后在4000rpm下离心处理10-15min。
进一步，污泥干重和高铁酸钾的质量比为1g：20～30mg。
最具体地，一种用于吸附二氧化碳的复合生物炭的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
在活性污泥中加入高铁酸钾，在1200rpm下搅拌调理5～10min，然后干燥处理。然后在4000rpm下离心处理10-15min得脱水污泥，活性污泥的污泥干重与高铁酸钾的质量比为1g：20～30mg；
将脱水后的污泥烘干后，与鸡粪按照污泥干重与鸡粪干质量比为1:2.5～3.5混合，置于循环热解路中，预先通入N2排出空气，在500～600℃温度下热解50～60min，在热解过程中分离回流热解蒸汽重新进入热解区继续处理，控制热解蒸汽回流速率为0.8～2L/min。
本发明具有如下技术效果：
本发明通过污泥与鸡粪混合，在传统的共热解的基础上，回流热解蒸汽作用与生物炭，使得制备的复合生物炭表面官能团大量提高，制备的生物炭以化学吸附为主，对于CO2的吸附性能得到了显著的提高，吸附量达到96.16mg/g。
（发明人：张华;王正诚;陈永红;王洪鑫;陶文昐;冉茂千;杨华;苑康;易涛;邓佩瑶;夏亚平;吴彦;兰国新;潘旭伟）