[发明专利]一种利用藻渣/藻泥的水热炭化制备生物活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护和生物材料领域，具体涉及一种利用藻渣/藻泥的水热 炭化制备生物活性炭的方法。

背景技术

近年来，由于环境污染造成的大型浅水湖泊蓝藻水华频繁暴发已引起普遍 关注。蓝藻水华暴发时，水面被厚厚的一层蓝绿色湖靛覆盖，随着风向迁移至 岸边堆积，腐烂后散发出难闻的气味。为应急处理蓝藻水华而开发一系列新型 技术，如人工打捞，机械打捞，直接过滤，絮凝或混凝沉淀，气浮等等，应用 这些技术处理蓝藻水华的同时带来另外一个问题，如何处置收集得到的大量的 含水量高、污染性强的藻渣。2007年至今，仅从太湖清除蓝藻的总重量高达140.5 万吨(湿重)。由于藻渣含水量高(90％以上)，一般藻渣体积为处理水量的0.04％ 左右。蓝藻利用胞外分泌物聚集成团造成脱水困难，体积庞大，运输、放置和 处理难度高，同时藻渣在腐败过程中释放有毒有害或难闻气体以及释放大量细 胞内蓝藻毒素，藻渣中氮磷元素含量高达63mg/g，9mg/g，处理不当会随径流 回流到水源中，造成二次污染。因此，藻渣或收集得到的高浓度的藻水混合物 应加以适当的处理或处置。

目前，对藻渣或高浓度藻水或藻泥的处理主要包括以下几种措施：制作肥 料或饲料，提取活性物质，生产沼气或者制备生物柴油等。此外，国内在藻渣 发电等方面做出探索性研究，但也尚未形成产业化。然而，将藻渣/藻泥用于化 肥、农药、环保等领域的研究尚少。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种能高效处置大量藻渣的同时又能 利用藻渣，变废为宝；减少藻渣及藻毒素带来的危害，同时也是高效环保的利 用藻渣/藻泥的水热炭化制备生物活性炭的方法。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题的：一种利用藻渣/藻泥的水热炭化 制备生物活性炭的方法，包括以下步骤：

(1)将藻渣/藻泥与水混合置入反应釜中，在压强小于6MPa、160℃～ 220℃加热反应2～20小时，自然冷却到室温；

(2)将步骤(1)中的水热产物进行过滤或者离心分离，得到的固体进行 洗涤；

(3)将步骤(2)中的洗涤后的产物在50℃～60℃进行干燥处理，得生物 活性炭。

优选地，所述藻渣/藻泥是通过人工打捞、机械打捞、直接过滤、絮凝、混 凝沉淀或气浮的方法得到的水体藻类暴发产生的高浓度藻水混合物或藻泥。

优选地，藻渣/藻泥的含水量为80％～95％，藻渣/藻泥与水的质量体积比为 1:(0～3)。

优选地，藻渣/藻泥与水的质量体积比为3:1或2:1或1:1或1:2。

优选地，所述藻渣/藻泥为通过过滤浓缩后得到的产物。

优选地，将藻类培养液400ml在10000转的条件下离心10min，弃上清收集 沉淀，用40ml去离子水重悬，得产物。

优选地，所述藻渣/藻泥为已干燥的藻渣或藻类生物柴油炼制过程中得到的 固体副产物；所述已干燥的藻渣或藻类生物柴油炼制过程中得到的固体副产物 与水的质量体积比为5％～200％。

优选地，所述已干燥的藻渣或藻类生物柴油炼制过程中得到的固体副产物 与水的质量体积比为30％～80％。

优选地，所述步骤(2)中的得到的固体依次使用无水乙醇和去离子水洗涤。

本发明的原理：藻类物质在水热条件下催化裂解，在低温高压(密闭容器 中水蒸气高压)或者适当催化的条件下藻类生物质经脱水、脱羧和缩合等化学 反应发生炭化。

本发明具有以下优点：

(1)本发明制备过程简单，环境友好，产物性能稳定，制备出的活性炭能 应用于化肥和农药控释，土壤改良，空气净化等领域；制备过程中能将藻毒素 高效分解去除，减轻藻毒素的危害；所用材料藻渣/藻泥或干燥的藻渣及藻类炼 制得到的副产品数量庞大，来源广泛、易于收集。

(2)本发明直接利用高含水量的藻渣/藻泥或者干燥藻渣为原料高效制备生 物炭/活性炭，由于原料表面结构的特殊性，制备出表面含氧、含氮官能团，结 构丰富的生物活性炭，部分保留藻细胞表面结构特点；避免藻渣前期脱水耗能， 藻渣在高温裂解或自然分解过程中有毒有害气体和温室气体二氧化碳的释放， 彻底分解难以处置的蓝藻毒素。