【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鈣基復合材料實現固硫控氮的方法，特別是涉及一種由負載過氧化鈣生物炭顆粒和含氫氧化鈣礦物組成的鈣基復合材料，實現污泥熱解中協同固硫控氮的方法。
技術介紹
1、隨著經濟社會的發展，污水處理量和標準的提高，污泥產量迅速增長。污泥中不僅含有大量的碳、氮、磷、硫等可資源化回收利用物質，還含有大量病原菌、微塑料和重金屬等有毒有害物質，這意味著在資源化利用污泥的同時，要嚴控污染物的釋放。住房和城鄉建設部于2022年發布《污泥無害化處理和資源化利用實施方案》，強調了對污泥的無害化、資源化利用。污泥熱解技術可以消滅病原體，實現污泥成分分質轉化，并最大限度提高能量回收率，為污泥處理提供了一種極具應用前景的無害化利用手段。
2、污泥中含有大量的c、n、s、p和k等元素。在熱解環境下，污泥中s和n很容易轉化為含硫、含氮的氣體，如h2s、hcn等，增加了大氣污染風險。熱解過程中通過添加氫氧化鈣和/或氧化鈣，可將硫元素轉化為硫化鈣及部分硫酸鈣，實現硫的固定，減少h2s等含硫污染物的釋放，同時也可催化hcn的分解，轉化氮元素為nh3，從而實現硫的固定和氮的資源化轉化。然而，熱解過程中由于有水蒸氣產生，部分硫化鈣在水蒸氣作用下失穩，分解產生h2s氣體；另一方面，常規的氫氧化鈣和/或氧化鈣材料也很難大幅度減少hcn的釋放。
技術實現思路
1、專利技術目的：針對現有技術存在的缺陷，本專利技術的目的是提供一種鈣基復合材料及其制備方法和用途。
2、技術方案：本專利技術第一方面提供所述
3、(1)選取高孔隙率秸稈生物質炭顆粒，清洗、干化；
4、(2)將生物炭顆粒與過氧化鈣混合，使粉末過氧化鈣進入生物炭孔隙中，得到負載過氧化鈣的生物炭顆粒；
5、(3)將負載過氧化鈣生物炭顆粒和含氫氧化鈣礦物按一定比例混合，得到鈣基復合材料。
6、進一步地，所述秸稈生物質炭原料為有機廢棄物或木屑，優選小麥、玉米廢棄物或木屑。
7、進一步地，所述秸稈生物質炭顆粒的孔隙率在40～90％之間。
8、進一步地，過氧化鈣在生物炭上的負載量30～80g/100gc。
9、進一步地，所述含氫氧化鈣礦物為氧化鈣、氫氧化鈣、電石渣、赤泥中的一種或幾種的混合。
10、進一步地，所述鈣基復合材料中負載過氧化鈣生物炭顆粒和含氫氧化鈣礦物質量比為3～5∶1。
11、本專利技術第二方面提供所述的方法制備得到的鈣基復合材料。
12、本專利技術第三方面提供鈣基復合材料的用途，將鈣基復合材料添加到干化污泥中，再添加木質素粘結劑，經壓制成型后進行熱解炭化。
13、進一步地，所述鈣基復合材料投加量占污泥干基質量的5～15wt.％；所述木質素粘結劑添加量占污泥干基質量的5～15wt.％。
14、進一步地，所述木質素粘結劑為木質素或秸稈水解后的木質素殘渣。
15、本專利技術提供的新型鈣基復合材料，用于在污泥熱解中協同固硫控氮。新型鈣基復合材料由負載過氧化鈣的生物炭顆粒和含氫氧化鈣礦物組成。將過氧化鈣負載在高孔隙率秸稈生物炭顆粒的孔隙中，在熱解中可實現過氧化鈣的緩慢釋氧，在氫氧化鈣的共同作用下有利于將硫元素氧化轉化為更穩定的硫酸根，有效提高了熱解固硫效率。同時利用鈣基復合材料中過氧化鈣分解產生的活性cao和氫氧化鈣的共同催化作用，控制污泥熱解過程中氮定向轉化為nh3，催化hcn的分解轉化。熱解氣中nh3在熱解氣凈化環節可回收利用。在污泥熱解中通過新型鈣基復合材料的協同固硫控氮，提高了固硫效率，有效減少了污染氣體的排放，實現了有價值元素的回收，具有廣闊的商業應用潛力。
16、與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：
17、1、本專利技術公開的鈣基復合材料所選用的原材料易得，投加量低、可顯著增強污泥熱解的固硫控氮效果。
18、2、本專利技術所提供的鈣基復合材料，秸稈生物炭顆粒作為過氧化鈣的載體，可將大量過氧化鈣負載在生物炭的孔隙中，讓負載過氧化鈣的生物炭顆粒成為熱解過程中的緩慢釋氧劑，過氧化鈣釋放氧氣后產物氧化鈣和污泥熱解產生的硫反應生成硫化鈣，硫化鈣進一步被過氧化鈣釋放的氧氧化為更穩定的硫酸鈣，提高了固硫率。
19、3、鈣基復合材料中的氫氧化鈣礦物能催化污泥中氮轉化為nh3和少量的hcn，接下來負載的過氧化鈣分解產生的氧化鈣能催化hcn的分解，轉化hcn為nh3，產生的nh3在熱解氣凈化環節可回收利用。鈣基復合材料在污泥熱解中的使用，達到了固硫控氮的效果，大大減少了含硫、氮污染氣體的排放。
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1.一種鈣基復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的鈣基復合材料的制備方法，其特征在于，所述秸稈生物質炭原料為有機廢棄物或木屑，優選小麥、玉米廢棄物或木屑。
3.根據權利要求1所述的鈣基復合材料的制備方法，其特征在于，所述秸稈生物質炭顆粒的孔隙率為40～90％。
4.根據權利要求1所述的鈣基復合材料的制備方法，其特征在于，過氧化鈣在生物炭上的負載量為30～80g/100gC。
5.根據權利要求1所述的鈣基復合材料的制備方法，其特征在于，所述含氫氧化鈣礦物為氧化鈣、氫氧化鈣、電石渣或赤泥中的一種或幾種的混合。
6.根據權利要求1所述的鈣基復合材料的制備方法，其特征在于，所述鈣基復合材料中負載過氧化鈣生物炭顆粒和含氫氧化鈣礦物質量比為3～5：1。
7.根據權利要求1-6任一項所述的方法制備得到的鈣基復合材料。
8.權利要求7所述的鈣基復合材料的用途，其特征在于，將鈣基復合材料添加到干化污泥中，再添加木質素粘結劑，經壓制成型后進行熱解炭化。
9.根據權利要求8
10.根據權利要求8所述的用途，其特征在于，所述木質素粘結劑為木質素、或秸稈水解后的木質素殘渣。
...【技術特征摘要】
1.一種鈣基復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的鈣基復合材料的制備方法，其特征在于，所述秸稈生物質炭原料為有機廢棄物或木屑，優選小麥、玉米廢棄物或木屑。
3.根據權利要求1所述的鈣基復合材料的制備方法，其特征在于，所述秸稈生物質炭顆粒的孔隙率為40～90％。
4.根據權利要求1所述的鈣基復合材料的制備方法，其特征在于，過氧化鈣在生物炭上的負載量為30～80g/100gc。
5.根據權利要求1所述的鈣基復合材料的制備方法，其特征在于，所述含氫氧化鈣礦物為氧化鈣、氫氧化鈣、電石渣或赤泥中的一種或幾種的混合。
6.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹江林，莊思偉，白莉君，徐斌，吳冰，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：
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