CN110104915A - 钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法 - Google Patents

Abstract

本发明给出了一种钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法，包括以下步骤：将畜禽粪便风干至恒重；将磷酸二氢钙、畜禽粪便和蒸馏水混匀得到混合物；将混合物烘干磨碎；对混合物进行生物质热解，热解温度200～700℃；收集热解产物，完成钝化畜禽粪便生物炭中重金属。本发明利用磷酸二氢钙性质对畜禽粪便中重金属进行钝化，用热解技术制备可用于环境保护的生物炭，达到了对畜禽粪便的资源化和无害化利用。

Description

钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法

技术领域

本发明涉及一种钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法。

背景技术

畜禽粪便含有大量的N、P和K等营养元素，是一种重要的有机肥，随着饲料工业和集约化养殖业的发展，为了促进畜禽生长、防止畜禽疾病和提高饲料利用效率等，一些含有Cu和Zn等重金属的饲料添加剂被广泛应用。Cu和Zn等重金属的生物利用效率较低，随畜禽粪便和尿液排出体外，因此畜禽粪便往往含有较高浓度的重金属，此类畜禽粪存在严重的环境问题。长期施用重金属含量超标的畜禽粪便，会造成土壤中的重金属含量超标，进而会降低土壤质量和影响作物品质，土壤中重金属通过地表径流和淋溶等途径迁移，对土壤和水环境造成严重的负面影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法，该方法可以解决畜禽粪便生物炭中重金属含量超标，对环境具有危害性，无法直接投入环境保护领域使用的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法，包括以下步骤：

a)将畜禽粪便风干至恒重；

b)将磷酸二氢钙、畜禽粪便和蒸馏水混匀得到混合物，磷酸二氢钙、畜禽粪便和蒸馏水的质量比为1：5～15：25～30，静置12～20小时；

c)将步骤b)得到的混合物烘干磨碎，得到生物质原料；

d)对步骤c)中得到的生物质原料进行生物质热解，热解温度200～700℃；

e)收集热解产物，完成钝化畜禽粪便生物炭中重金属。

作为本发明的优选，步骤c)中的混合物烘干磨碎过100目筛。

作为本发明的优选，步骤d)中采用的生物质热解工艺包括：

将生物质原料放入充有氮气保护的管式炉中，热解温度200～700℃，热解2小时，得到热解产物。

采用这样的方法后，热解技术可将畜禽粪便资源化，但其热解产物存在重金属超标问题，无法直接用于环境保护中，故在畜禽粪便热解前对其进行预处理，如加入磷酸二氢钙可有效地降低其热解产物生物炭中的重金属有效性，有利于畜禽粪便的资源化、无害化处理，并且热解产物生物炭可直接用于环境保护领域如土壤改良，具有良好的效果。

本发明利用磷酸二氢钙的性质对畜禽粪便中重金属进行钝化，用热解技术制备可用于环境保护的生物炭，达到了对畜禽粪便的资源化和无害化利用。

具体实施方式

实施例一

本钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法，包括以下步骤：

a)将猪粪粪便风干至恒重，得到猪粪渣；

b)称取20g风干的猪粪渣加入2g磷酸二氢钙、60ml蒸馏水充分搅拌混匀，静止放置12小时；

c)将步骤b)得到的混合物在85℃条件下烘干，用研钵磨碎过100目筛，得到生物质原料；

d)对步骤c)中得到的混合物将生物质原料放入有氮气保护的管式炉中，进行生物质热解，在400℃条件下热解2小时，得到热解产物；

e)收集热解产物，固体产物称重，完成钝化畜禽粪便生物炭中重金属。

取固体产物0.5g于50ml的离心管中加入25ml的TCLP提取液，在150rmp条件下震荡20小时，离心过滤转移至试剂瓶中用电感耦合测定提取液中的重金属离子浓度，比较原始的猪粪粪便热解形成的生物炭，测得结果如下：

上述结果表明加入磷酸二氢钙后猪粪生物炭中的3种重金属的TCLP有效性显著降低了56.14％-60.7％。

实施例二

本钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法，包括以下步骤：

a)将鸟粪粪便风干至恒重，得到鸟粪渣；

b)称取10g风干的鸟粪渣加入2g磷酸二氢钙、60ml蒸馏水充分搅拌混匀，静止放置12小时；

c)将步骤b)得到的混合物在85℃条件下烘干，用研钵磨碎过100目筛，得到生物质原料；

d)对步骤c)中得到的混合物将生物质原料放入有氮气保护的管式炉中，进行生物质热解，在400℃条件下热解2小时，得到热解产物；

e)收集热解产物，固体产物称重，完成钝化畜禽粪便生物炭中重金属。

取固体产物0.5g于50ml的离心管中加入25ml的TCLP提取液，在150rmp条件下震荡20小时，离心过滤转移至试剂瓶中用电感耦合测定提取液中的重金属离子浓度，比较原始的鸟粪粪便热解形成的生物炭，测得结果如下：

上述结果表明加入磷酸二氢钙后鸟粪生物炭中的3种重金属的TCLP有效性显著降低了52.23％-100％。

实施例三

本钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法，包括以下步骤：

a)将猪粪粪便风干至恒重，得到猪粪渣；

b)称取30g风干的猪粪渣加入2g磷酸二氢钙、60ml蒸馏水充分搅拌混匀，静止放置18小时；

c)将步骤b)得到的混合物在85℃条件下烘干，用研钵磨碎过100目筛，得到生物质原料；

d)对步骤c)中得到的混合物将生物质原料放入有氮气保护的管式炉中，进行生物质热解，在600℃条件下热解2小时，得到热解产物；

e)收集热解产物，固体产物称重，完成钝化畜禽粪便生物炭中重金属。

取固体产物0.5g于50ml的离心管中加入25ml的TCLP提取液，在150rmp条件下震荡20小时，离心过滤转移至试剂瓶中用电感耦合测定提取液中的重金属离子浓度，比较原始的猪粪粪便热解形成的生物炭，测得结果如下：

上述结果表明加入磷酸二氢钙后猪粪生物炭中的3种重金属的TCLP有效性显著降低了49.35％-78.85％。

实施例四

本钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法，包括以下步骤：

a)将猪粪粪便风干至恒重，得到猪粪渣；

b)称取10g风干的猪粪渣加入2g磷酸二氢钙、50ml蒸馏水充分搅拌混匀，静止放置20小时；

c)将步骤b)得到的混合物在85℃条件下烘干，用研钵磨碎过100目筛，得到生物质原料；

d)对步骤c)中得到的混合物将生物质原料放入有氮气保护的管式炉中，进行生物质热解，在700℃条件下热解2小时，得到热解产物；

e)收集热解产物，固体产物称重，完成钝化畜禽粪便生物炭中重金属。

取固体产物0.5g于50ml的离心管中加入25ml的TCLP提取液，在150rmp条件下震荡20小时，离心过滤转移至试剂瓶中用电感耦合测定提取液中的重金属离子浓度，比较原始的猪粪粪便热解形成的生物炭，测得结果如下：

上述结果表明加入磷酸二氢钙后猪粪生物炭中的3种重金属的TCLP有效性显著降低了50.48％-60.65％。

以上所述的仅是本发明的四种实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法，包括以下步骤：

a)将畜禽粪便风干至恒重；

b)将磷酸二氢钙、畜禽粪便和蒸馏水混匀得到混合物，磷酸二氢钙、畜禽粪便和蒸馏水的质量比为1：5～15：25～30，静置12～20小时；

c)将步骤b)得到的混合物烘干磨碎，得到生物质原料；

d)对步骤c)中得到的生物质原料进行生物质热解，热解温度200～700℃；

e)收集热解产物，完成钝化畜禽粪便生物炭中重金属。

2.根据权利要求1所述的钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法，其特征在于：

步骤c)中的混合物烘干磨碎后过100目筛。

3.根据权利要求1所述的钝化畜禽粪便生物炭中重金属的方法，其特征在于：

步骤d)中采用的生物质热解工艺包括：

将生物质原料放入充有氮气保护的管式炉中，热解温度200～700℃，热解2小时，得到热解产物。