一种混合废料生物炭的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种混合废料生物炭的制备方法，该混合废料生物炭以百分比分别为50%‑85%和15%‑50%的污水处理厂浓缩污泥和香蕉皮为原料，经过自然干化，机械干化，混合，再于箱式电阻炉中进行热解炭化，制得具有良好吸附性能的黑色颗粒状产物，即为混合废料生物炭。本发明专利技术实现了污泥的“无害化、减量化、资源化”处置，也实现了香蕉皮的资源化利用。本发明专利技术生产过程简单，热解炭化过程能耗低，原料来源广泛、易得，可以达到以废治废的目的，具有环境和经济的双重效益。

A preparation method of biological carbon from mixed waste

The invention discloses a preparation method of mixed waste biological carbon. The mixed waste biological carbon is made from the concentrated sludge and banana skin of a sewage treatment plant of 50% respectively 85% and 15%, respectively. After natural drying, mechanical drying, mixing, and then pyrolysis in a box type resistance furnace, good adsorption is made. The black granular product of performance is mixed waste biochar. The invention realizes the disposal of sludge harmless, reduced and resourceful, and realizes the resource utilization of banana peel. The production process of the invention is simple, the energy consumption of pyrolysis carbonization process is low, the source of raw material is wide and easy to get. It can achieve the purpose of waste treatment by waste, and has dual benefits of environment and economy.

【技术实现步骤摘要】
一种混合废料生物炭的制备方法
本专利技术属于污泥处理处置和固废资源化利用的环境
，涉及一种利用污泥和香蕉皮两种废料制备生物炭的技术方法。
技术介绍
生物炭是生物有机材料、动植物残体等生物质在缺氧或无氧条件下，经高温热解产生的一类难溶、高度芳香化、富含碳的固态产物。国际生物炭行动组织采纳的定义为：“生物炭是一种细颗粒状木炭，富含有机碳且难以降解。它是由植物或废弃的生物质原料热裂解而产生的。”作为一种细粒度、孔隙结构复杂、表面化学性质多样、表面官能团种类丰富的功能材料，生物炭具有良好的吸附性能，且其稳定性较高，作为新型吸附剂具有良好的应用前景。随着城镇化进程的加快，我国污水处理量与日俱增，污泥的产量也随之大大增加，导致污泥的处理处置问题难以得到妥善的解决。除此之外，污泥通常还含有种类繁多的有毒有害物质，包括对任何生物有害的微生物、寄生虫（卵）等生物污染物，铜、锌、铬、铅等无机重金属污染物，以及多环芳烃、多氯联苯等具有毒性且难以降解的有机污染物，若处理不当，会对水体、土壤、空气造成严重的污染，不同种类的污染物还会通过生物富集作用，对人类及其他动植物的生命安全带来严重的危害。近年来，热解技术以其经济性好、二次污染小、热解产物可利用程度高等优点被认为是实现污泥“无害化、减量化、资源化”处置的可行性途径之一。利用热解技术将污泥制备成生物炭，可显著降低污泥的体积、嗅味，杀灭污泥中的微生物、寄生虫（卵），固化污泥中的重金属，消除有机污染物，减小污泥处理处置的二次污染，对促进污泥处理行业的发展和降低污泥处理成本具有十分重要的意义。污泥热解的产物污泥生物炭属于一种环境友好型功能材料，具有巨大的比表面积以及丰富的表面化学性质，拥有良好的吸附性能。但是传统的污泥直接热解制备的生物炭，较之市场上其他材料制备而成的生物炭，污泥生物炭存在产量低、吸附性能较差的缺点，使得污泥制备生物炭难以大规模应用。我国的香蕉产量巨大，在日常的食品工业生产和生活中会有大量的香蕉皮产生，香蕉皮中含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等成分，含碳量丰富，处理不当不仅会造成环境污染，还会造成资源的浪费。
技术实现思路
鉴于上述缺陷，本专利技术公开了一种将香蕉皮与污泥混合热解制备混合废料生物炭的方法，不仅实现污泥和香蕉皮的资源化利用，而且香蕉皮的加入，可以提升生物炭的性能，该方法操作简单，经济可行。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种混合废料生物炭，其特征在于，以污泥和香蕉皮为原料，两种原料含量如下，所有百分数为重量百分数：污泥50%-85%香蕉皮15%-50%将两种原料混合均匀，再经过热解制备混合废料生物炭的步骤如下：步骤（一）自然干化：将污泥和香蕉皮放在室外进行自然干化48h-120h；步骤（二）机械干化：将步骤（一）中自然干化后的污泥和香蕉皮放入恒温干燥箱中，恒温干燥箱设置温度为80℃-150℃，烘干8h-24h；步骤（三）原料混合：将步骤（二）中烘干后的污泥和香蕉皮用粉碎机粉碎，粉碎后过80目-200目筛，再将两者充分混合均匀；步骤（四）热解炭化：将步骤（三）中混合均匀后的原料放于坩埚中，再放入箱式电阻炉中进行热解，热解升温速率5℃/min-15℃/min，终温为300℃-800℃，终温停留时间0.5h-4h，热解结束后冷却至室温后取出坩埚，制得黑色颗粒状产物，即为混合废料生物炭。所述污泥为污水处理厂的浓缩污泥，香蕉皮为新鲜香蕉皮。本专利技术的增益效果为：1.对于污泥来说，经过物理干化和化学热解，污泥含水率迅速降低，显著消除污泥的臭味和致病菌，污泥中重金属的活性明显下降，重金属浸出率显著减小，二次污染的风险大大降低，是解决污泥处理处置难题的有效途径之一。2.香蕉皮含有丰富的纤维素、木质素、糖类、蛋白质，掺入污泥中，增加污泥中碳的含量，增加生物炭的产率，提升生物炭的质量，改善生物炭的性能。3.混合废料生物炭呈细小的颗粒状，具有巨大的比表面积、丰富的表面官能团以及发达的孔隙结构，具有良好的吸附性能，是一种具有良好发展前景的环境友好型吸附剂。4.混合废料热解过程无需任何添加剂，反应过程操作简单，原料来源广泛、易得，反应过程能耗低，经济可行。具体实施方式下面根据实施例对本专利技术做进一步的详细说明。实施例一一种混合废料生物炭，其特征在于，以污泥和香蕉皮为原料，两种原料含量如下，所有百分数为重量百分数：污泥85%香蕉皮15%将两种原料混合均匀，再经过热解制备混合废料生物炭的步骤如下：步骤（一）自然干化：将污泥和新鲜香蕉皮放在室外进行自然干化120h；步骤（二）机械干化：将步骤（一）中自然干化后的污泥和香蕉皮放入恒温干燥箱中，恒温干燥箱设置温度为80℃，烘干24h；步骤（三）原料混合：将步骤（二）中烘干后的污泥和香蕉皮用粉碎机粉碎，粉碎后过80目-200目筛，再将两者充分混合均匀；步骤（四）热解炭化：将步骤（三）中混合均匀后的原料放于坩埚中，再放入箱式电阻炉中进行热解，热解升温速率5℃/min，终温为400℃，终温停留时间1h，热解结束后冷却至室温后取出坩埚，制得黑色颗粒状产物，即为混合废料生物炭。实施例二一种混合废料生物炭，其特征在于，以污泥和香蕉皮为原料，两种原料含量如下，所有百分数为重量百分数：污泥75%香蕉皮25%将两种原料混合均匀，再经过热解制备混合废料生物炭的步骤如下：步骤（一）自然干化：将污泥和新鲜香蕉皮放在室外进行自然干化96h；步骤（二）机械干化：将步骤（一）中自然干化后的污泥和香蕉皮放入恒温干燥箱中，恒温干燥箱设置温度为105℃，烘干16h；步骤（三）原料混合：将步骤（二）中烘干后的污泥和香蕉皮用粉碎机粉碎，粉碎后过80目-200目筛，再将两者充分混合均匀；步骤（四）热解炭化：将步骤（三）中混合均匀后的原料放于坩埚中，再放入箱式电阻炉中进行热解，热解升温速率10℃/min，终温为500℃，终温停留时间2h，热解结束后冷却至室温后取出坩埚，制得黑色颗粒状产物，即为混合废料生物炭。实施例三一种混合废料生物炭，其特征在于，以污泥和新鲜香蕉皮为原料，两种原料含量如下，所有百分数为重量百分数：污泥50%香蕉皮50%将两种原料混合均匀，再经过热解制备混合废料生物炭的步骤如下：步骤（一）自然干化：将污泥和香蕉皮放在室外进行自然干化48h；步骤（二）机械干化：将步骤（一）中自然干化后的污泥和香蕉皮放入恒温干燥箱中，恒温干燥箱设置温度为120℃，烘干8h；步骤（三）原料混合：将步骤（二）中烘干后的污泥和香蕉皮用粉碎机粉碎，粉碎后过80目-200目筛，再将两者充分混合均匀；步骤（四）热解炭化：将步骤（三）中混合均匀后的原料放于坩埚中，再放入箱式电阻炉中进行热解，热解升温速率15℃/min，终温为700℃，终温停留时间3h，热解结束后冷却至室温后取出坩埚，制得黑色颗粒状产物，即为混合废料生物炭。总之，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本专利技术专利的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合废料生物炭，其特征在于，以污泥和香蕉皮为原料，两种原料含量如下，所有百分数为重量百分数：污泥                                          50%‑85%香蕉皮                                        15%‑50%将两种原料混合均匀，再经过热解制备混合废料生物炭的步骤如下：步骤（一）自然干化：将污泥和香蕉皮放在室外进行自然干化48h‑120h；步骤（二）机械干化：将步骤（一）中自然干化后的污泥和香蕉皮放入恒温干燥箱中，恒温干燥箱设置温度为80℃‑150℃，烘干8h‑24h；步骤（三）原料混合：将步骤（二）中烘干后的污泥和香蕉皮用粉碎机粉碎，粉碎后过80目‑200目筛，再将两者充分混合均匀；步骤（四）热解炭化：将步骤（三）中混合均匀后的原料放于坩埚中，再放入箱式电阻炉中进行热解，热解升温速率5℃/min‑15℃/min，终温为300℃‑800℃，终温停留时间0.5h‑4h，热解结束后冷却至室温后取出坩埚，制得黑色颗粒状产物，即为混合废料生物炭。

【技术特征摘要】
1.一种混合废料生物炭，其特征在于，以污泥和香蕉皮为原料，两种原料含量如下，所有百分数为重量百分数：污泥50%-85%香蕉皮15%-50%将两种原料混合均匀，再经过热解制备混合废料生物炭的步骤如下：步骤（一）自然干化：将污泥和香蕉皮放在室外进行自然干化48h-120h；步骤（二）机械干化：将步骤（一）中自然干化后的污泥和香蕉皮放入恒温干燥箱中，恒温干燥箱设置温度为80℃-150℃，烘干8h-24h；步骤（三）原料混合：将步骤（二）中烘干...

【专利技术属性】
技术研发人员：花树聪，付英，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37