[发明专利]一种藻渣生物炭及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种藻渣生物炭及其制备方法与应用，属于生物炭制备技术领域。该方法是将藻渣研磨后过筛，然后采用高温管式炉热解，热解环境为氮气环境，热解温度为400℃‑1000℃，热解后过筛获得藻渣生物炭。本发明还公开了一种利用该生物炭催化降解难降解有机污染物中的应用。本发明以废弃藻渣作为生物炭制备原料，降低了制备的成本，更有效解决了如何高效利用废弃藻渣的问题，具有良好的环境和经济效益。本发明所得的生物炭材料绿色高效廉价，可应用于过硫酸盐的活化降解有机污染物等领域。

技术领域

本发明涉及一种藻渣生物炭及其制备方法与应用，属于生物炭制备技术领域。

背景技术

随着经济发展和社会进步,种类繁多的药物及个人护理品(PPCPs)、内分泌干扰物(EDCs)、消毒副产物(DBPs)、环境激素、农药等被排入水环境,这类物质通常易于生物富集,在低浓度下影响水生生物的健康,进而影响到人类健康。这类物质大多没有具体的相关环境管理政策法规或排放标准控制,通常被称为新型污染物。目前的主要的处理工艺有混凝土沉淀法、活性炭吸附法、膜工艺以及高级氧化法。

由于全球能源短缺与水环境污染日益严重，利用微生物来进行废水处理与替代能源生产已普遍获得世界先进国家的认同。微藻因为高生长速率、高二氧化碳固定效率、高环境耐受性、高油脂或淀粉累积速率、以及不与人争粮争地并可四季栽培等优势，近年来受到许多顶尖团队重视。此外，藻类在食品医药、添加剂、农业和能源方面都具有很高的价值和功用。藻中有多种生物提取物可直接作为药用，例如藻胶酸盐可作为制造牙模和止血药物的原料；藻蓝蛋白具有有效抗病毒与增强免疫的功效；叶黄素和虾青素具有极好的抗氧化能力。工业上以藻类为原料所制成的产(食)品，特别是藻胶酸盐和藻蓝蛋白，已广泛应用于工业生产中。在特定的环境刺激下(例:氮源缺乏)，许多微藻的胞内淀粉或是油脂含量会迅速增加以利生存，少数优势藻株，其胞内最高油脂或碳水化合物含量可高达藻体干重的40-60％，利于后段的生物质柴油或生物质丁醇生产。另外，由于微藻培养过程中需要大量的碳氮源，许多团队相信利用微藻可以有效的处理工业有机废水并有机会实现产业化。然而，目前多数国内外团队多专注于微藻中目标产物的提取与应用而忽略了如何高效回收再利用废弃藻渣。若要降低微藻固碳与微藻生物质能源的生产成本，有效提高废弃藻渣的科学利用价值则成为有效的解决方法之一。采用高温热裂解法将废弃的微藻藻渣转化为高度碳化的多孔生物炭，并将其应用在基于硫酸根的高级氧化反应处理有机废水方面具有重大意义。

生物炭是生物质材料在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物。生物炭是一种环境友好的碳材料，具有较高的比表面积和孔隙率，稳定的结构、较强的离子交换能力以及富含各种表面官能基团，可以作为生物吸附剂以及非金属碳材料催化剂。

发明内容

为解决如何高效利用废弃藻渣的问题，本发明的目的在于提供一种利用工业生产的废弃藻渣简单快速制备高品质生物炭的方法，实现了废弃藻渣资源化利用的目的。采用的技术方案如下：

本发明的目的在于提供一种利用废弃藻渣制备生物炭的方法，该方法是将藻渣研磨后过筛，然后采用高温管式炉热解，热解环境为氮气环境，热解温度为400℃-1000℃，热解后过筛，获得藻渣生物炭。

优选地，所述高温管式炉的升温速率为15℃/min(从常温，如25℃，升至所热解的温度)。

优选地，在热解温度下的停留时间为60min。

更优选地，所述热解温度为700℃-900℃。最优地，所述热解温度为900℃。

优选地，所述过筛是过200目的筛网。

优选地，所述藻渣来源于工业生产加工利用后的藻渣。

本发明还提供了上述任一方法制得的藻渣生物炭。

本发明还提供了一种上述藻渣生物炭在催化降解磺胺类有机污染物中的应用。