一种铜铁改性生物炭及其制备方法和应用与流程

本发明涉及废水、污水或污泥的处理中减少温室气体n2o排放领域，具体来讲，涉及一种铜铁改性生物炭及其制备方法和应用。

背景技术：

1、氧化亚氮(n2o)是《京都议定书》中规定控制的6种温室气体之一，其温室效应作用力是二氧化碳(co2)的298倍，n2o扩散进入平流层会与臭氧发生化学反应而破坏臭氧层(denisova et al.,2019；saier,2007)。n2o的产生来源于自然过程和人为排放。其中，自然排放源占57％，主要包括海洋和土壤微生物的活动；人为排放源占43％，主要包括农田氮肥施用、化石燃料燃烧、废弃物和废水生物转化、生物质燃烧等(tian et al.,2020)。根据联合国政府间气候变化专门委员会(ipcc)发布了第五次评估报告综合报告，近几十年来，污水处理厂的n2o排放量稳步增加，已经达到108mtco2当量，占全球n2o排放预算的3.4％。

2、生物炭被广泛用于土壤中n2o的减量，也用于促进污水反硝化细菌活性。在生物炭表面含有大量氧化还原基团，这些活性基团会促进反硝化细菌外源碳代谢，调节电子分配，促进反硝化还原酶活性，提高n2o的消耗。

3、生物炭是以生物质作为原料，在厌氧环境不同温度条件下烧制产生的，因其巨大的表面积、表面具有的丰富活性基团以及良好的可改造性质常被用于污染物质吸附、土壤改良、固碳、污水处理以及缓解温室气体排放等(ahmad et al.,2014；wang and wang,2019)，尤其广泛应用于污水处理研究(xiang et al.,2020)。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种铜铁改性生物炭的制备方法；本发明的目的之二在于提供一种铜铁改性生物炭；本发明的目的之三在于提供铜铁改性生物炭在污水处理中的应用。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种铜铁改性生物炭的制备方法。

3、所述方法可包括：将粉碎后的秸秆、硫酸铜、四氧化三铁和水混合均匀，获得混合物；将混合物进行干燥，然后在不活泼气氛下进行高温处理，获得所述铜铁改性生物炭。

4、可选择地，所述秸秆可包括小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆等植物秸秆，所述粉碎后的秸秆能够过100目筛。

5、可选择地，所述粉碎后的秸秆、硫酸铜、四氧化三铁和水的质量比可为1:(0.8～1):(0.8～1):(0.5～1)。

6、可选择地，所述干燥可包括真空冷冻干燥、真空低温烘干，所述干燥时间可为20～24h。

7、可选择地，所述方法还可包括将秸秆进行粉碎和过筛的步骤。

8、可选择地，所述高温处理的温度可为300～700℃。所述高温处理的时间可为1.5～2.5h。

9、可选择地，所述不活泼气氛可包括惰性气氛或氮气气氛。

10、本发明另一方面提供了一种铜铁改性生物炭。

11、所述铜铁改性生物炭如上所述方法制备得到。

12、本发明再一方面提供了铜铁改性生物炭在污水处理中的应用。

13、所述的应用可包括铜铁改性生物炭可在污水处理中应用。其中，在污水处理过程中的添加量可以为0.4％w/w～0.6％w/w。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：

15、(1)本发明通过添加四氧化三铁来制备改性生物炭，可以使改性生物炭通过磁吸方式进行回收利用，即本发明的改性生物炭可重复使用，有助于降低成本。

16、(2)本发明通过添加硫酸铜可以提高n2o还原效率，降低n2o排放，有助于污水碳中和。

17、(3)本发明制备生物炭中所用设备简便，且操作性高，利用此改性生物炭缓解n2o排放，对污水处理过程n2o的减排提供了一个经济适用的新思路。

技术特征：

1.一种铜铁改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的铜铁改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述秸秆包括小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆等植物秸秆，所述粉碎后的秸秆能够过100目筛。

3.根据权利要求1所述的铜铁改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述粉碎后的秸秆、硫酸铜、四氧化三铁和水的质量比为1:(0.8～1):(0.8～1):(0.5～1)。

4.根据权利要求1所述的铜铁改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述干燥包括真空冷冻干燥、真空低温烘干，所述干燥时间为20～24h。

5.根据权利要求1所述的铜铁改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述方法还包括将秸秆进行粉碎和过筛的步骤。

6.根据权利要求1所述的铜铁改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述高温处理的温度为300～700℃。

7.根据权利要求1所述的铜铁改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述高温处理的时间为1.5～2.5h。

8.根据权利要求1所述的铜铁改性生物炭的制备方法，其特征在于，所述不活泼气氛包括惰性气氛或氮气气氛。

9.一种铜铁改性生物炭，其特征在于，所述铜铁改性生物炭由权利要求1-8任一项所述方法制备得到。

10.权利要求9所述的铜铁改性生物炭在污水处理中的应用。

技术总结本发明提供了一种铜铁改性生物炭及其制备方法和应用。所述方法包括将粉碎后的秸秆、硫酸铜、四氧化三铁和水混合均匀，获得混合物；将混合物进行干燥，然后在不活泼气氛下进行高温处理，获得所述铜铁改性生物炭。所述铜铁改性生物炭可用于污水处理过程中N<subgt;2</subgt;O排放的减排，降低温室效应；本发明铜铁改性生物炭具有所用设备简单、可重复使用、操作成本低、可操作性高等优点。技术研发人员：王文国,王东旭,孙洁,陈李受保护的技术使用者：农业农村部成都沼气科学研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/18