本发明专利技术公开了一种负载腐殖酸的生物炭及其制备方法，属于环境工程材料技术领域。该方法首先根据目标生物炭拟应用的环境选择恰当的腐殖酸组分作为初始生物炭的负载物，然后提取出堆肥悬浮液或沼液中相应的腐殖酸组分，并将相应的腐殖酸组分溶液与初始生物炭混合，混合过程中不断调节特征指标直到平衡，最后过滤分离出固体即得负载腐殖酸的生物炭。本发明专利技术方法操作简单，能耗低，对环境友好，可以提升初始生物炭的电子交换能力，且负载腐殖酸的生物炭生物兼容性高。生物兼容性高。生物兼容性高。
【技术实现步骤摘要】
一种负载腐殖酸的生物炭及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种负载腐殖酸的生物炭及其制备方法，属于环境工程材料
技术介绍
[0002]生物炭在污水处理、土壤修复和固体废物资源化等领域得到了广泛应用。且生物炭的氧化还原性是其参与电子传递、促进污染物氧化还原转化以及微生物能量代谢的重要特性[Wu,S.；Fang,G.D.；Wang,Y.J.；Zheng,Y.；Wang,C.；Zhao,F.；Jaisi,D.P.；Zhou,D.M.,Redox
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active oxygen
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containing functional groups in activated carbon facilitate microbial reduction of ferrihydrite.Environmental Science&Technology 2017,51(17),9709
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9717.]。电子交换能力是定量生物炭氧化还原性的指标[Kl
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pfel,L.；Keiluweit,M.；Kleber,M.；Sander,M.,Redox properties of plant biomass
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derived black carbon(biochar).Environmental Science&Technology2014,48(10),5601
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5611.]。研究发现，一般高电子交换能力生物炭对生物和非生物电子传递过程有着更强的促进作用。而不经过优化调控制备或后续改性的生物炭，其电子交换能力往往较低，无法满足高效促进电子传递的需求。因此，通过人为调控制备或改性来提升生物炭的电子交换能力，是目前的技术需求。
[0003]近年来，国内外发展了一系列方法人工调控生物炭的电子交换能力。公开号为CN111363573A的中国专利技术专利公开了一种高电子交换能力生物炭及其制备方法。虽然通过生物质原料调配可定向制备较高电子交换能力的生物炭，但该生物炭在实际制备时多采用废弃生物质作原料，且往往需要根据生物质原料的组成对生物质原料进行调配，对原料要求高，存在原料限制的情况。公开号为CN112591745A的中国专利技术专利公开了一种高效提升生物炭电子交换能力的方法，虽然该方法能够大幅提升生物炭的电子交换能力，但添加药剂较多，耗能较高，且在活化过程也会大大减少生物炭的产率，而且与环境的生态兼容性还有待评估。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种负载腐殖酸的生物炭及其制备方法，该方法首先根据目标生物炭拟应用的环境选择恰当的腐殖酸组分作为初始生物炭的负载物，然后提取出堆肥悬浮液或沼液中相应的腐殖酸组分，并将相应的腐殖酸组分溶液与初始生物炭混合，混合过程中不断调节特征指标直到平衡，最后过滤分离出固体即得负载腐殖酸的生物炭。本专利技术方法操作简单，能耗低，对环境友好，且可以提升初始生物炭的电子交换能力。
[0005]为实现以上技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种负载腐殖酸的生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007](1)根据目标生物炭拟应用环境的pH选择适当的腐殖酸组分作为初始生物炭的负
载物；
[0008](2)以堆肥或沼液作为腐殖酸原料，提取出步骤(1)所述的腐殖酸组分，得到腐殖酸组分溶液；
[0009](3)将步骤(2)所述的腐殖酸组分溶液与初始生物炭相混合得到腐殖酸
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生物炭悬浮液，连续震荡，并不断调节体系pH以使腐殖酸
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生物炭悬浮液与生物炭拟应用环境的pH一致；
[0010](4)待腐殖酸
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生物炭悬浮液中初始生物炭与腐殖酸组分相互作用达到平衡后，过滤悬浮液，分离出固体，烘干，得目标生物炭即负载腐殖酸的生物炭。
[0011]优选地，步骤(1)中所述的根据目标生物炭拟应用环境的pH选择适当的腐殖酸组分，指的是，当目标生物炭拟应用环境的pH小于7.0时，选择溶于酸性溶液的富里酸，当目标生物炭拟应用环境的pH大于或等于7.0时，选择溶于碱性溶液的全部腐殖酸组分。
[0012]优选地，步骤(2)中所述的提取出步骤(1)所述的腐殖酸组分，得到腐殖酸组分溶液，指的是：当选择溶于碱性溶液的全部腐殖酸组分作负载物时，使用NaOH溶液与堆肥混合成碱性悬浮液或采用NaOH溶液将沼液调至碱性，震荡，过滤，所得滤液即为碱性腐殖酸溶液，也即得到的腐殖酸组分溶液；当选择溶于酸性溶液的富里酸作负载物时，使用HCl溶液将上述碱性腐殖酸溶液调节至酸性，震荡，过滤，所得滤液即为富里酸溶液，也即得到的腐殖酸组分溶液。
[0013]优选地，目标生物炭拟应用环境的pH采用如下方法测试：当拟应用环境为悬浮液环境如湿式厌氧消化悬浮液时，直接使用pH计测试拟应用环境的pH，当拟应用环境为固相环境如堆肥或土壤时，需将固相环境按照固液比为1g:2.5mL制成悬浮液，震荡2min，静置30min后，再使用pH计测试悬浮液的pH即为拟应用环境的pH。
[0014]优选地，步骤(2)中所述的腐殖酸组分溶液中溶解性有机碳浓度不低于100mg/L。
[0015]优选地，步骤(3)中所述的腐殖酸组分溶液与初始生物炭混合时的液固比不低于25mL:1g。
[0016]优选地，腐殖酸
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生物炭悬浮液中生物炭与腐殖酸组分相互作用达到平衡的表现为：悬浮液的pH和溶解性有机碳浓度的变化幅度≤5％。
[0017]优选地，步骤(4)中所述的悬浮液采用孔径为0.45μm的滤膜过滤；和/或，步骤(4)中所述的烘干的温度≤60℃，时间≤24h。
[0018]采用上述制备方法制备的负载腐殖酸的生物炭，其电子交换能力至少是初始生物炭的2倍。
[0019]采用上述制备方法制备的负载腐殖酸的生物炭，其表面的还原性官能团C
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O、氧化性官能团的含量均至少是初始生物炭的2倍。
[0020]从以上描述可以看出，本专利技术具备以下优点：
[0021](1)本专利技术通过将腐殖酸组分负载到初始生物炭表面，可以使初始生物炭的电子交换能力大大提升从而得到高电子交换能力的腐殖酸负载生物炭。相较于现有技术中通过生物质原料优选方式提升电子交换能力，本专利技术方法对原料的要求较低。相较于现有技术中通过活化方式提升电子交换能力，本专利技术方法操作简单，减少了化学药剂添加，节约了活化过程能耗；反应过程温和，不涉及高温高压和强酸强碱。此外，本专利技术由于选择了微生物代谢环境中的腐殖酸组分作为负载物质，最终得到的负载腐殖酸的生物炭生物兼容性更
高。
[0022](2)本专利技术方法针对目标生物炭拟应用的环境选择恰当的腐殖酸组分作为负载物，可以减少进入应用环境后目标生物炭表面的变化，从而增加目标生物炭上负载物的稳定性。本专利技术方法为提升生物炭对污染物转化和微生物代谢活性的促本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种负载腐殖酸的生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据目标生物炭拟应用环境的pH选择适当的腐殖酸组分作为初始生物炭的负载物；(2)以堆肥或沼液作为腐殖酸原料，提取出步骤(1)所述的腐殖酸组分，得到腐殖酸组分溶液；(3)将步骤(2)所述的腐殖酸组分溶液与初始生物炭相混合得到腐殖酸
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生物炭悬浮液，连续震荡，并不断调节体系pH以使腐殖酸
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生物炭悬浮液与生物炭拟应用环境的pH一致；(4)待腐殖酸
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生物炭悬浮液中初始生物炭与腐殖酸组分相互作用达到平衡后，过滤悬浮液，分离出固体，烘干，得目标生物炭即负载腐殖酸的生物炭。2.如权利要求1所述的负载腐殖酸的生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的根据目标生物炭拟应用环境的pH选择适当的腐殖酸组分，指的是，当目标生物炭拟应用环境的pH小于7.0时，选择溶于酸性溶液的富里酸，当原料生物炭拟应用环境的pH大于或等于7.0时，选择溶于碱性溶液的全部腐殖酸组分。3.如权利要求1所述的负载腐殖酸的生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的提取出步骤(1)所述的腐殖酸组分，得到腐殖酸组分溶液，指的是：当选择溶于碱性溶液的全部腐殖酸组分作负载物时，使用NaOH溶液与堆肥混合成碱性悬浮液或采用NaOH溶液将沼液调至碱性，震荡，过滤，所得滤液即为碱性腐殖酸溶液，也即得到的腐殖酸组分溶液；当选择溶于酸性溶液的富里酸作负载物时，使用HCl溶液将上述碱性腐殖酸溶液调节至酸性，震荡，过滤，所得滤液即为富里酸溶液，也即得到的腐...
【专利技术属性】
技术研发人员：何品晶，李莎莎，吕凡，邵立明，章骅，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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