[发明专利]一种牛粪沼渣炭的制备方法及其在过硫酸盐活化体系中的应用

说明书

本发明提供了一种牛粪沼渣炭的制备方法及其在过硫酸盐活化体系中的应用；其制备方法包括：将牛粪沼渣经400‑450℃低温热解后，加水混匀后微波炭化25‑45min，最后经抽滤后烘干即得；其应用包括：将牛粪沼渣炭和过硫酸盐一并投入到含磺胺类抗生素的养殖废水中，在常温下搅拌反应，利用牛粪沼渣炭活化过硫酸盐降解养殖废水中的磺胺类抗生素。本发明所提供的牛粪沼渣炭的制备方法所选用的原料来源广泛，方法简单，制得的牛粪沼渣炭活性高，成本低廉，无金属溶出；采用本发明的牛粪沼渣炭活化过硫酸盐处理养殖废水中磺胺类抗生素，降解效率高，操作管理方便，对养殖废水进行深度处理的同时还可实现沼渣的减量化处理和资源化利用。

技术领域

本发明涉及有机废水催化处理技术领域，更具体地，涉及一种牛粪沼渣炭的制备方法及其在过硫酸盐活化体系中的应用。

背景技术

如今，我国已经成为世界上畜禽养殖规模最大的国家之一。在畜禽养殖过程中，兽用抗生素不仅作为一种疾病治疗药，也作为促进生长和预防疾病的饲料添加剂被广泛使用，磺胺类抗生素是其中一类典型兽药；这类药物可干扰细菌叶酸的合成而阻止其生长繁殖，能抑制大多数革兰氏阳性菌和部分阴性菌，增强细菌耐药性，甚至具有一定的致癌性。许多抗生素废水经生物处理后，其中的生化指标等基本可以达标，但其中仍残留一定量难降解的抗生素及其产物，给水生态安全带来潜在威胁。

另一方面，随着我国畜禽养殖规模仍在逐渐扩大，养殖过程中排放的大量粪尿成为养殖业发展中必须解决的问题之一；沼气工程是目前我国对畜禽粪便的一种有效处理方式。沼渣作为沼气发酵的残留物之一，肥用是我国现阶段沼渣的最主要消纳方式；但是，肥用具有促进土壤次生盐渍化等潜在风险，而且由于沼渣连续且集中产生，尤其随着大中型沼气工程的建设，大量沼渣已远超周边农田/地的消纳水平。在某些大型沼气工程的运行中，沼渣的处置已成为制约沼气工程正常运行的瓶颈问题。

在针对难降解有机污染物的处理技术中，过硫酸盐活化技术应用广泛。由于过硫酸盐在常温常压下性质较稳定，常需要采用一定的方式对其进行活化；其中，应用较多的包括过渡金属活化和非金属碳活化，且过渡金属常因金属溶出，具有潜在二次污染风险。

发明内容

针对现有技术所存在的技术问题，本发明提供了一种牛粪沼渣炭的制备方法及其在过硫酸盐活化体系中的应用。

本发明采用如下技术方案：

一种牛粪沼渣炭的制备方法，包括：

将牛粪沼渣经400-450℃低温热解后，加水混匀后微波炭化25-45min，最后经抽滤后烘干即得。

在上述技术方案中，所述微波炭化的频率和功率分别为2.2-2.6GHz和450-500W。

进一步地，在上述技术方案中，所述微波炭化的温度为135-160℃。

在本发明的一个优选实施方式中，所述牛粪沼渣炭的制备方法具体包括以下步骤：

S1、将养牛场的新鲜牛粪沼渣经自然风干后，破碎并过10目筛；

S2、将步骤S1中的筛下物装满30mL坩埚后置入马弗炉内，以5℃/min的速率升温至100℃后保温1h，再以10℃/min的速率升温至450℃后保温2h，自然冷却后取出；

S3、将步骤S2中的热解产物与水按1g：5mL的比例混匀后，置于微波仪中，调节微波仪的频率、功率和温度分别为2.45GHz、500W和150℃，微波炭化处理30min；

S4、将微波炭化处理后的产物进行抽滤，并在80-100℃下烘干，研磨后过100目筛，得到牛粪沼渣炭。

本发明另一方面还提供了上述制备方法制备得到的牛粪沼渣炭。

具体地，所述牛粪沼渣炭的表面具有丰富的蜂窝状多孔结构，具体呈现出微米级的球状、块状和不规则形状等多种形貌。