CN102688745A - 一种利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法 - Google Patents

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兰维娟
朱书法
周鸣
汤红妍
司岸恒
苗娟
徐航
朱青菊
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Abstract

本发明涉及新型环保吸附剂制备技术领域，具体公开了一种利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法。该方法为：将蚯蚓粪晾晒后烘干，之后破碎、研磨、过筛，然后用复合活化剂水溶液浸渍，之后过滤，将过滤得到的固体放入活化炉中，加热保温活化，然后取出，再用稀盐酸浸泡，之后过滤，所得滤饼在超声波反应器中冲洗，之后用去离子水漂洗至中性，再经烘干、破碎、筛分处理，制得蚓粪活性炭。本发明方法制得的蚓粪活性炭吸附能力强，颗粒强度高，去除污染物的效果好，是良好的吸附剂和除臭剂，对废水、重金属和恶臭气体均具有良好的吸附作用。本发明提供的利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法具有环保、经济双重效益。

Description

一种利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法
技术领域
本发明涉及新型环保吸附剂制备技术领域，具体涉及一种利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法。
背景技术
蚯蚓在我国俗称“地龙”，蚯蚓在有机物的分解和土壤营养物质的释放中发挥着重要作用。蚯蚓的消化能力极强，其消化道能分泌出蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、甲壳素酶及淀粉酶等，在这些酶和微生物的作用下有机物质就会被水解成简单的碳水化合物、脂肪、醇等低分子化合物，这些物质再与土壤中的矿物质结合成高度融合的有机-无机复合体，最终以蚯蚓粪的形式排出。蚯蚓的吞食量很大，1亿条蚯蚓一天可吞食40-50t垃圾，排出约20t蚯蚓粪。
目前养殖业产生的粪便废弃物的产量迅速增长，已经成为我国水源污染的主要原因之一，牲畜粪便对环境的污染主要集中在大、中城市郊区的集约化养殖场。在利用蚯蚓处理畜禽粪便有机废弃物的过程中，我们不仅可取得环保效益，还可收获蚓体和蚓粪，通过它们可获得一定的经济效益。目前，就蚓粪来讲，其主要有以下两种用途，一是用作有机肥，蚓粪是团粒结构很好的微小颗粒，易被植株根系吸收，吸水保水性能好，它能大大提高土壤中微生物和微生物活性，可促进植物生长发育，且不污染环境；另一用途是用作除臭剂，蚓粪的比表面积大，是用来清除恶臭物质的理想吸附剂。
但是，蚓粪不论是用作有机肥还是除臭剂，都存在一定的问题。蚯蚓在活动过程中，需消耗一些营养物质和能量，所以蚓粪中的有机质、氮和钾的含量下降，而磷的含量由较大的升高，做为肥料来讲，蚓粪中过高的磷含量会造成农作物倒伏、籽粒小，产量低，而且蚓粪中含有蚯蚓卵，这些蚯蚓卵变成小蚯蚓后，会对农作物的根系造成破坏。另外，蚓粪中会混入一些生物垃圾、畜禽粪便等杂物，多少也会残存一些臭气味，难以彻底除净，作为除臭剂的蚓粪，从蚯蚓卵中繁殖出来的蚯蚓幼体，由于种种原因造成部分蚯蚓幼虫会死亡，那些死亡的蚯蚓幼虫混附在杂物中，也会产生臭味，这也是蚓粪做为除臭剂面临的一个严重的问题，各国还没有找到一个根本的解决方法。基于以上原因，改善蚓粪的性能，变废为宝，成为目前一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法，包括以下步骤：
(1)将蚯蚓粪晾晒至松散后，于105～115℃烘干2～4小时，之后破碎，研磨，过40～100目筛；
(2)将步骤(1)处理后的蚯蚓粪与复合活化剂水溶液按固液比1∶1～1∶5的比例混合，然后在60～80℃浸渍16～24小时，之后过滤，所得滤液可继续用于浸渍蚯蚓粪，将过滤得到的固体放入活化炉中，加热至400～800℃保温活化1.5～4.5小时，然后取出，再用稀盐酸浸泡，之后过滤，所得滤饼在超声波反应器中冲洗，以回收ZnCl2并防止蚓粪活性炭产品中Zn浓度超标，之后用去离子水漂洗至中性，再经烘干、破碎、筛分处理，制得蚓粪活性炭。
所述蚯蚓粪的制备方法为：在15～28℃、湿度为53～78％的条件下，用新鲜或腐熟的牛、马、羊牲畜粪便喂养大平二号蚓，收集所述大平二号蚓产生的蚯蚓粪，即为本发明所使用的原料蚯蚓粪。
所述复合活化剂水溶液由氯化锌、磷酸、氯化铵和水组成，其中氯化锌的质量百分比浓度为12～30％，磷酸的质量百分比浓度为5％～10％，氯化铵的质量百分比浓度为2％～5％。
本发明提供的利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法采用的原料蚯蚓粪是大平二号蚓充分分解后产生的蚯蚓粪，大平二号蚓具有喜食牲畜粪便，繁殖率极高，定居性好，耐热抗寒，适于一年四季生产的优点，蚓体、蚓粪产量高。蚯蚓的饵料选择C/N比较高的牛、马、羊牲畜粪便。本发明提供的利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法通过采用复合活化剂水溶液浸渍蚯蚓粪、对浸渍后的蚯蚓粪进行高温活化处理以及超声波反应器冲洗，提高了蚓粪活性炭的品质，且能耗低，减轻了氯化锌的污染。
采用本发明方法制得的蚓粪活性炭用比表面积和孔隙度分析仪测定蚓粪的比表面积和孔径分布，发现蚓粪活性炭以中空为主，微孔次之。本发明方法制得的蚓粪活性炭吸附能力强，颗粒强度高，去除污染物的效果好，是良好的吸附剂和除臭剂，对废水、重金属和恶臭气体均具有良好的吸附作用，此外，本发明方法制得的蚓粪活性炭还具有价格低廉的优势。本发明提供的利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法具有环保、经济双重效益。
具体实施方式
实施例1
本实施例利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法，具体步骤为：
(1)在15～28℃、湿度为53～78％的条件下，用新鲜或腐熟的牛、马、羊牲畜粪便喂养大平二号蚓，收集大平二号蚓产生的蚯蚓粪，将蚯蚓粪晾晒至松散后，于105℃烘干2小时，之后破碎，研磨，过40目筛；
(2)将步骤(1)处理后的蚯蚓粪与复合活化剂水溶液按固液比1∶1的比例混合，复合活化剂水溶液由氯化锌、磷酸、氯化铵和水组成，其中氯化锌的质量百分比浓度为30％，磷酸的质量百分比浓度为5％，氯化铵的质量百分比浓度为2％，然后在60℃浸渍24小时，之后过滤，所得滤液继续用于浸渍蚯蚓粪，将过滤得到的固体放入活化炉中，加热至800℃保温活化1.5小时，然后取出，再用稀盐酸浸泡，之后过滤，所得滤饼在超声波反应器中冲洗，之后用去离子水漂洗至中性，然后烘干，研磨，过100目筛，制得蚓粪活性炭。
实施例2
本实施例利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法，具体步骤为：
(1)在15～28℃、湿度为53～78％的条件下，用新鲜或腐熟的牛、马、羊牲畜粪便喂养大平二号蚓，收集大平二号蚓产生的蚯蚓粪，将蚯蚓粪晾晒至松散后，于115℃烘干4小时，之后破碎，研磨，过100目筛；
(2)将步骤(1)处理后的蚯蚓粪与复合活化剂水溶液按固液比1∶5的比例混合，复合活化剂水溶液由氯化锌、磷酸、氯化铵和水组成，其中氯化锌的质量百分比浓度为12％，磷酸的质量百分比浓度为10％，氯化铵的质量百分比浓度为5％，然后在80℃浸渍16小时，之后过滤，所得滤液继续用于浸渍蚯蚓粪，将过滤得到的固体放入活化炉中，加热至400℃保温活化4.5小时，然后取出，再用稀盐酸浸泡，之后过滤，所得滤饼在超声波反应器中冲洗，之后用去离子水漂洗至中性，然后烘干，研磨，过100目筛，制得蚓粪活性炭。
实施例3
本实施例利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法，具体步骤为：
(1)在15～28℃、湿度为53～78％的条件下，用新鲜或腐熟的牛、马、羊牲畜粪便喂养大平二号蚓，收集大平二号蚓产生的蚯蚓粪，将蚯蚓粪晾晒至松散后，于115℃烘干2小时，之后破碎，研磨，过60目筛；
(2)将步骤(1)处理后的蚯蚓粪与复合活化剂水溶液按固液比1∶2.5的比例混合，复合活化剂水溶液由氯化锌、磷酸、氯化铵和水组成，其中氯化锌的质量百分比浓度为25％，磷酸的质量百分比浓度为8％，氯化铵的质量百分比浓度为2％，然后在60℃浸渍24小时，之后过滤，所得滤液继续用于浸渍蚯蚓粪，将过滤得到的固体放入活化炉中，加热至500℃保温活化1.5小时，然后取出，再用稀盐酸浸泡，之后过滤，所得滤饼在超声波反应器中冲洗，之后用去离子水漂洗至中性，然后烘干，研磨，过100目筛，制得蚓粪活性炭。
实施例1、实施例2、实施例3制得的蚓粪活性炭用比表面积和孔隙度分析仪测定蚓粪的比表面积和孔径分布，均以中空为主，实施例1制得的蚓粪活性炭的比表面积为928.6cm2·g-1，孔径分布为2.85nm。实施例2制得的蚓粪活性炭的比表面积为635.8cm2·g-1，孔径分布为8.95nm。实施例3制得的蚓粪活性炭的比表面积为426.8cm2·g-1，孔径分布为13.27nm。
试验例1用实施例1制得的蚓粪活性炭吸附染料废水
配制模拟染料废水，模拟染料废水中亚甲基蓝和罗丹明浓度均为500mg/L，不调整模拟染料废水的初始pH值(初始pH值为配制模拟染料废水的实测值)，在温度为20℃条件下用实施例1制得的蚓粪活性炭吸附模拟染料废水，蚓粪活性炭的浓度为4g/L，吸附24小时后，蚓粪活性炭对亚甲基蓝和罗丹明废水的去除率分别为88.65％和93.52％，相应的吸附量分别为110.81mg/g、116.90mg/g。
试验例2用实施例1制得的蚓粪活性炭吸附重金属
分别配制Cu2+、Ni2+和Pb2+的水溶液，Cu2+、Ni2+和Pb2+水溶液中Cu2+、Ni2+和Pb2+的浓度均为20mg/L，向以上三种水溶液中加入蚓粪活性炭，Cu2+水溶液中蚓粪活性炭的浓度为3g/L，Ni2+水溶液中蚓粪活性炭的浓度为5g/L，Pb2+水溶液中蚓粪活性炭的浓度为7.5g/L，在温度为20℃条件下，均吸附100分钟，蚓粪活性炭对以上三种重金属离子的吸附率均达到99％以上，Cu2+的吸附量为6.65mg/g、Ni2+的吸附量为3.97mg/g，Pb2+的吸附量为2.64mg/g。
试验例3用实施例1制得的蚓粪活性炭做除臭剂
取990g实施例1制得的蚓粪活性炭与10g人工香精混合包装后，用于厕所、盥洗室所排出的氨、硫化氢等气味，可保持空气清新。
取蚓粪活性炭、碳酸钠、碳酸氢钠和香精按一定的重量比混合，可用于厨房除臭。
采用本发明方法制得的蚓粪活性炭用途广泛，实用性强，立见功效、无毒副作用，无二次污染，使用方便，操作技术简易，投资少，成本低，是日常生活中比较理想的除臭用品。

Claims (3)

1.一种利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将蚯蚓粪晾晒至松散后，于105～115℃烘干2～4小时，之后破碎，研磨，过40～100目筛；
(2)将步骤(1)处理后的蚯蚓粪与复合活化剂水溶液按固液比1∶1～1∶5的比例混合，然后在60～80℃浸渍16～24小时，之后过滤，所得滤液继续用于浸渍蚯蚓粪，将过滤得到的固体放入活化炉中，加热至400～800℃保温活化1.5～4.5小时，然后取出，再用稀盐酸浸泡，之后过滤，所得滤饼在超声波反应器中冲洗，之后用去离子水漂洗至中性，再经烘干、破碎、筛分处理，制得蚓粪活性炭。
2.根据权利要求1所述的利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法，其特征在于，所述蚯蚓粪的制备方法为：在15～28℃、湿度为53～78％的条件下，用新鲜或腐熟的牛、马、羊牲畜粪便喂养大平二号蚓，收集所述大平二号蚓产生的蚯蚓粪。
3.根据权利要求1所述的利用蚯蚓粪制取蚓粪活性炭的方法，其特征在于，所述复合活化剂水溶液由氯化锌、磷酸、氯化铵和水组成，其中氯化锌的质量百分比浓度为12～30％，磷酸的质量百分比浓度为5％～10％，氯化铵的质量百分比浓度为2％～5％。
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