CN114405472B - 一种钙基生物炭的制备方法、钙基生物炭及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钙基生物炭的制备方法、钙基生物炭及应用，涉及除磷生物炭材料技术领域。钙基生物炭的制备方法包括：将含钙废弃物与厨余垃圾混合后进行无氧发酵，将发酵完成之后的产物进行煅烧。本发明创造地采用含钙废弃物与厨余垃圾混合无氧发酵的方法，以促进含钙废弃物中钙离子的溶出，并降低后续煅烧温度，制备富钙生物炭；可以在提高其除磷效率的同时，达到降低能耗的目的；制备得到的钙基生物炭在除磷及其回收利用除铅方面具备很好的应用前景。

Description

一种钙基生物炭的制备方法、钙基生物炭及应用
技术领域
本发明涉及除磷生物炭材料技术领域，具体而言，涉及一种钙基生物炭的制备方法、钙基生物炭及应用。
背景技术
磷是引起水体富营养化的关键因子之一，水中存在过量的磷会使水生植物和藻类过度生长，消耗水中的氧气，导致水生动物大量死亡，破坏生态系统的稳定性，甚至可以通过食物链影响人体健康。同时，磷是一种不可再生资源，因此，去除水体中的磷以及对磷进行回收利用，具有极其重要的意义。
现有常用的除磷技术有化学沉淀法、膜分离法、生物法和吸附法。化学沉淀法是高效、快速除磷最常用的方法之一，但会产生大量污泥，容易造成二次污染。膜分离法可较好地浓缩回收磷，但装置成本高，且需要定期清理维护膜组件。生物法除磷虽然环境友好，但是见效慢，容易受到环境因素的影响。吸附法操作简便，运行稳定，但吸附容量有限，再生成本高。
因此，常规单一的技术很难实现对磷的高效去除，且长期以来并未关注对磷的回收和资源化利用。因此，研发低成本、高效率的除磷材料和技术，并对磷进行回收利用，对于缓解磷污染与磷资源短缺的问题，具有重要意义。
此外，现有研究中，低温煅烧(600℃)无法较好分解同类型的含钙废弃物，在此温度下制备的混合生物炭对磷的吸附量仍不太理想。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钙基生物炭的制备方法，旨在更低煅烧温度下得到除磷效果优异的钙基生物炭材料。
本发明的另一目的在于提供一种钙基生物炭，其制备成本低，且制备得到的材料具备非常好的除磷效果。
本发明的第三目的在于提供上述钙基生物炭在除磷和除铅中的应用。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种钙基生物炭的制备方法，包括：将含钙废弃物与厨余垃圾混合后进行无氧发酵，将发酵完成之后的产物进行煅烧。
在可选的实施方式中，含钙废弃物与厨余垃圾的质量比为1-3:1-3；优选为1-3:3。
在可选的实施方式中，含钙废弃物选自蛤蜊壳、蛋壳、石灰石和虾蟹壳中的至少一种；
优选地，含钙废弃物先依次经过清洗、除杂、烘干和研磨之后再与厨余垃圾进行混合，研磨之后的含钙废弃物的粒径为100-180目。
在可选的实施方式中，厨余垃圾为淀粉类厨余垃圾；
优选地，厨余垃圾先依次经过清洗、除杂、烘干和研磨之后再与含钙废弃物进行混合，研磨之后的厨余垃圾的粒径为60-180目。
在可选的实施方式中，将含钙废弃物与厨余垃圾混合之后再与水混合形成糊状混合物，将糊状混合物进行无氧发酵；将发酵完成之后的产物经过烘干、研磨之后再进行煅烧。
在可选的实施方式中，无氧发酵的温度为15-55℃，发酵时间为1-8天；
优选地，无氧发酵的温度为45-55℃，发酵时间为6-8天。
在可选的实施方式中，煅烧的温度为500-750℃，煅烧时间为1-5h；
优选地，煅烧的温度为550-650℃，煅烧时间为1-3h。
第二方面，本发明提供一种钙基生物炭，其通过前述实施方式中任一项的制备方法制备而得。
第三方面，本发明提供前述实施方式中的钙基生物炭在除磷中的应用；
优选地，除磷是去除水中的磷。
第四方面，本发明提供前述实施方式中的钙基生物炭在除铅中的应用；
优选地，除铅是去除水中的铅；
优选地，将除磷后的钙基生物炭用于除铅。
本发明具有以下有益效果：本发明创造地采用含钙废弃物与厨余垃圾混合无氧发酵的方法，以促进含钙废弃物中钙离子的溶出，并降低后续煅烧温度，制备富钙生物炭；可以在提高其除磷效率的同时，达到降低能耗的目的；制备得到的钙基生物炭在除磷及回收利用除铅方面具备很好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为实施例中厨余垃圾的比例对钙基生物炭钙离子溶出量的影响；
图2为实施例中厨余垃圾的比例对除磷的影响；
图3为实施例中发酵时间对含钙废弃物中钙离子溶出的影响；
图4为实施例中发酵时间对钙基生物炭钙离子溶出量的影响；
图5为实施例中发酵时间对除磷的影响；
图6为实施例中发酵温度对含钙废弃物中钙离子溶出的影响；
图7为实施例中发酵温度对钙基生物炭钙离子溶出量的影响；
图8为实施例中发酵温度对除磷的影响；
图9为实施例中煅烧时间对钙基生物炭钙离子溶出量的影响；
图10为实施例中煅烧时间对除磷的影响；
图11为实施例中不同初始浓度对除磷的影响；
图12为实施例中不同初始浓度对除铅的影响；
图13为实施例中含钙生物炭、除磷后材料、除铅后材料的XRD图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施例提供一种钙基生物炭的制备方法，包括：将含钙废弃物与厨余垃圾混合后进行无氧发酵，将发酵完成之后的产物进行煅烧，具体包括如下步骤：
S1、备料
选择合适的含钙废弃物和厨余垃圾进行混合，含钙废弃物与厨余垃圾的质量比为1-3:1-3；优选为1-3:3；将含钙废弃物与厨余垃圾的质量比控制为上述范围内为宜，制备得到的钙基生物炭具备很好的除磷性能。
具体地，含钙废弃物与厨余垃圾的质量比可以为1:0.3、1:0.5、1:1.0、1:1.5、1:2.0、1:2.5、1:3.0等，也可以为以上相邻比例值之间的任意值。
在一些实施例中，含钙废弃物选自蛤蜊壳、蛋壳、石灰石和虾蟹壳中的至少一种，以上几种含钙废弃物均适合于制备钙基生物炭材料，其本身的除磷效果就较为理想。
在一些实施例中，厨余垃圾为淀粉类厨余垃圾，如米饭、面条、馒头等。在其他实施例中，厨余垃圾也可以为其他类型，在此不做限定。
为排除外界因素的影响，含钙废弃物和厨余垃圾先经过前处理之后再混合。具体地，含钙废弃物先依次经过清洗、除杂、烘干和研磨之后再与厨余垃圾进行混合，研磨之后的含钙废弃物的粒径为100-180目；厨余垃圾先依次经过清洗、除杂、烘干和研磨之后再与含钙废弃物进行混合，研磨之后的厨余垃圾的粒径为60-180目。
S2、无氧发酵
将含钙废弃物与厨余垃圾混合之后再与水混合形成糊状混合物，将糊状混合物进行无氧发酵。发明人发现，通过在煅烧之前进行无氧发酵一方面可以促进含钙废弃物中钙离子的溶出，另一方面还可以降低后续煅烧的温度，可以在更低煅烧温度下达到更好的除磷效果。
进一步地，无氧发酵的温度为15-55℃，发酵时间为1-8天；优选地，无氧发酵的温度为45-55℃，发酵时间为6-8天。发酵温度和发酵时间对钙离子的溶出率以及最终产品的除磷性能有显著的影响，通过对发酵温度和发酵时间做进一步优化，使得到的钙基生物炭材料除磷、除铅的效果更好。
具体地，无氧发酵的温度可以为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃等，也可以为以上相邻温度值之间的任意值；无氧发酵的时间可以为1天、2天、3天、4天、5天、6天、7天、8天等，也可以为以上相邻时间值之间的任意值。
S3、煅烧
将发酵完成之后的产物经过烘干、研磨之后再进行煅烧，通过煅烧得到钙基生物炭材料。
进一步地，煅烧的温度为500-750℃，煅烧时间为1-5h；优选地，煅烧的温度为550-650℃，煅烧时间为1-3h。通过优化煅烧温度和时间使煅烧之后得到的钙基生物炭材料具备更加优异的除磷性能和除铅性能。
具体地，煅烧温度可以为600℃、650℃、700℃、750℃、800℃等，也可以为以上相邻温度值之间的任意值；煅烧时间为1h、2h、3h、4h、5h等，也可以为以上相邻时间值之间的任意值。
需要补充的是，本发明实施例所提供的钙基生物炭的制备方法具备以下优点：(1)利用含钙废弃物与厨余垃圾制备除磷材料，减少了固体废物对环境的污染，降低制备成本，达到以废治废的目的；(2)利用厨余垃圾的理化性质，结合厌氧发酵处理技术，溶出部分含钙废弃物中的钙离子，并降低含钙废弃物中碳酸钙的分解温度，减少了材料制备时的能量消耗；(3)钙基生物炭除磷效率高，在磷浓度为1-100mg/L时，去除效果均能达到磷酸盐的一级排放标准要求；(4)将除磷后的材料用于水体中铅的去除，在铅浓度为1-100mg/L时，去除效率均能达到100％，实现了除磷后材料的再利用。
本发明实施例提供一种钙基生物炭，其通过上述制备方法制备而得，其具有制备成本低、除磷性能好等优点。
本发明实施例还提供上述钙基生物炭在除磷中的应用，除磷可以是去除水中的磷。
具体地，除磷的操作过程如下：制备磷浓度为1-100mg/L的污染液，钙基生物炭材料投加量为0.01-0.5g/L，震荡吸附时间为1-2h。
本发明实施例还提供上述钙基生物炭在除铅中的应用，除铅可以是去除水中的铅。优选地，将除磷后的钙基生物炭用于除铅，利用钙磷化合物对铅的亲和特性，将除磷后的材料用于铅的吸附，进一步实现废弃物的资源化利用。
具体地，除铅的操作过程如下：将除磷后的材料过滤，用超纯水冲洗多次，在80℃烘干，制备铅浓度为1-100mg/L的污染液，除磷后的材料投加量为0.008-0.3g/L，震荡吸附时间为1-2h。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种钙基生物炭的制备方法，包括以下步骤：
(1)备料
将含钙废弃物清洗干净，去除杂物，烘干，研磨至150目左右。
将厨余垃圾(米饭)清洗干净，去除杂物，烘干，研磨至100目左右。
(2)无氧发酵
将备好的厨余垃圾和含钙废弃物按照质量比为3:1混合，加入水使之呈糊状，在35℃的发酵温度下发酵8天。
(3)煅烧
将步骤(2)的产物烘干、研磨至40-100mu，在650℃的温度下煅烧2h。
实施例2-15
实施例2-15与实施例1的区别仅在于：未进行发酵，厨余垃圾和含钙废弃物的质量比以及煅烧温度，具体如表1所示。
表1实施例2-15的操作参数
Figure BDA0003509385770000071
实施例16-48
实施例16-48与实施例1的制备方法区别仅在于：无氧发酵时间以及煅烧温度，具体如表2所示。
表2实施例16-48的操作参数
Figure BDA0003509385770000081
Figure BDA0003509385770000091
实施例49-68
实施例49-68与实施例1的制备方法区别仅在于：无氧发酵温度以及煅烧温度，具体如表3所示。
表3实施例49-68的操作参数
Figure BDA0003509385770000092
Figure BDA0003509385770000101
实施例69-73
实施例69-73与实施例1的制备方法区别仅在于：发酵温度为55℃、煅烧温度为600℃以及煅烧时间，具体如表4所示。
表4实施例69-73的操作参数
组别 煅烧时间 煅烧温度 发酵温度 总温度
实施例69 15min 600℃ 55℃ 655℃
实施例70 30min 600℃ 55℃ 655℃
实施例71 60min 600℃ 55℃ 655℃
实施例72 90min 600℃ 55℃ 655℃
实施例73 120min 600℃ 55℃ 655℃
对比例1
单独煅烧含钙废弃物，含钙废弃物备料方式同实施例1，不经过发酵直接进行煅烧，煅烧温度500℃，煅烧时间2h。
对比例2-6
与对比例1的区别仅在于：煅烧温度，具体如表5所示。
表5对比例2-6的操作参数
组别 煅烧温度
对比例2 550℃
对比例3 600℃
对比例4 650℃
对比例5 700℃
对比例6 750℃
对比例7
单独煅烧厨余垃圾，厨余垃圾备料方式同实施例1，不经过发酵直接进行煅烧，煅烧温度500℃，煅烧时间2h。
对比例8-12
与对比例7的区别仅在于：煅烧温度，具体如表6所示。
表6对比例8-12的操作参数
组别 煅烧温度
对比例8 550℃
对比例9 600℃
对比例10 650℃
对比例11 700℃
对比例12 750℃
试验例1
测试实施例1-15、对比例4-6、对比例10-12中制备得到的材料的钙离子浓度以及除磷效果。
测试方法：(1)取0.02g煅烧后的材料于50mL超纯水中，震荡2h，测量上清液中钙离子浓度，探究实施例中厨余垃圾与含钙废弃物的比例对含钙废弃物分解的影响。
除磷过程为：制备P浓度为100mg/L的污染液，准备一定数量的100mL的血清瓶，各加入100mL污染液，投加量为0.4g/L，震荡时间为2h，测量反应后溶液中磷的浓度。
由图1可知，实施例1-15在相同煅烧温度下，钙离子浓度随着厨余:含钙废弃物比例的增加而增加；在相同混合比例下，钙离子浓度随着煅烧温度升高而增加。在650、700、750℃下，对比例10-12中厨余废弃物未检出钙离子，对比例4-6中纯含钙废弃物的钙离子浓度仅为20.34、30.51、61.02mg/L，混合比例为1:3时，钙离子浓度分别为40.68、138.38、162.72mg/L，而随着复合材料的混合比例增加至3:1时，钙离子浓度分别为97.53、173.21、193.23mg/L。结果表明厨余的加入，促进了含钙废弃物的分解，且在探究的比例中，厨余的比例越大，分解程度越高。
由图2可知，实施例1-15中700与750℃煅烧条件下，不同混合比例材料对磷的去除率均可达100％。在650℃条件下，混合材料对磷去除率随厨余:含钙废弃物的比例增加而增加，分别为52.99％、57.20％、61.82％、79.28％、84.50％，而对比例4中含钙废弃物去除率为4.01％，对比例10中厨余去除率为0.1％，可知厨余的加入可显著提高对磷的去除效率。
试验例2
测试实施例16-24发酵后材料的钙离子浓度与发酵溶液的pH值。
测试方法：(1)取0.5g发酵后的材料于50mL超纯水中，震荡2h，测量上清液中钙离子浓度，探究发酵时间对含钙废弃物中钙离子溶出的影响。
(2)使用pH计直接测量发酵溶液的酸碱度。
测试实施例25-48、对比例1-3、对比例7-9钙离子浓度以及除磷效果，测试方法与试验例1相同。
测试结果如图3-图5所示。
由图3可知，实施例16-24发酵0天时混合物的pH值为7.9，开始发酵后pH值降低，降低至5.03～5.48之间；随着pH值降低，发酵时间增加，含钙废弃物中钙离子溶出量逐渐增加，第1天钙离子浓度为122.07mg/L，第8天钙离子浓度为701.91mg/L，钙离子溶出的速率随着时间增加逐渐变缓。
煅烧后材料的可溶出钙离子浓度如4所示，实施例25-48在相同煅烧温度下，钙离子浓度随着发酵时间的增加而增加；相同发酵时间条件下，钙离子浓度随着煅烧温度的增加而增加，在500、550、600℃下，对比例7-9中厨余废弃物未检出钙离子，对比例1-3中纯含钙废弃物的钙离子浓度仅为5.70、8.14、14.66mg/L，而在发酵1天时钙离子浓度分别为13.95、29.51、92.36mg/L，发酵8天时钙离子浓度增加至25.70、40.36、119.52mg/L。即发酵可以有效溶出含钙废弃物中的钙，且发酵时间延长，有利于含钙废弃物的分解。可知在600℃(总温度635℃)下钙离子浓度(119.52mg/L)高于未发酵时650℃下钙离子浓度(97.53mg/L)。
由图5可知，在相同煅烧温度下，去除率随着发酵时间的增加而增加；相同发酵时间下，去除率随着煅烧温度的增加而增加。在500、550、600℃下，对比例7-9中厨余生物炭去除率仅为1.24％、1.01％、1.03％，对比例1-3中含钙废弃物的去除率仅为4.11％、4.52％、5.04％，发酵1天时复合材料去除率为3.22％、13.88％、73.02％，发酵8天时复合材料去除率为16.29％、28.36％、88.29％，表明发酵有利于磷的去除，且发酵时间越长，去除效果越好，且600℃(总温度635℃)条件下煅烧的复合材料去除效果(88.29％)优于未经过发酵的650℃煅烧的复合材料(84.5％)。
试验例3
测试实施例49-53发酵后材料的钙离子浓度与发酵溶液的pH值，测试方法与试验例2相同。
测试实施例54-68、对比例1-3、对比例7-9中钙离子浓度以及除磷效果，测试方法与试验例1相同。
测试结果如图6-图8所示。
由图6可知，实施例49-53的材料随着发酵温度增加，pH值逐渐降低，发酵温度15℃时pH为7.55，发酵温度为45℃时pH值最低，为5.37；随着发酵温度的升高，钙离子溶出量逐渐增加，发酵温度为15℃时钙离子浓度为68.53mg/L，发酵温度为55℃时钙离子浓度为1105.62mg/L。
煅烧后材料的可溶出钙离子浓度如图7所示，实施例54-68在相同煅烧温度下，钙离子浓度随着发酵温度的增加而增加；相同发酵温度条件下，钙离子浓度随着煅烧温度的增加而增加。500、550、600℃下，对比例7-9厨余废弃物未检出钙离子，对比例1-3纯含钙废弃物的钙离子浓度仅为5.70、8.14、14.66mg/L，在发酵温度为15℃时钙离子浓度分别为5.70、17.90、108.91mg/L，在发酵温度为55℃时钙离子浓度增加至34.88、57.15、162.72mg/L。即发酵温度升高有利于含钙废弃物钙离子的溶出，并且有利于含钙废弃物的分解。可知在600℃(总温度655℃)下钙离子浓度(162.72mg/L)高于未发酵时650℃下钙离子浓度(97.53mg/L)。
由图8可知，实施例54-68在相同煅烧温度下，去除率随着发酵温度的增加而增加；相同发酵温度下，去除率随着煅烧温度的增加而增加。对比例7-9中厨余生物炭去除率仅为1.24％、1.01％、1.03％，对比例1-3中含钙废弃物的去除率仅为4.11％、4.52％、5.04％，在500、550、600℃下，发酵温度为15℃时去除率为5.42％、8.00％、65.90％，发酵温度为55℃时去除率为26.44％、35.61％、100％，去除效果优于试验例2测试的复合材料去除效果，表明发酵温度的升高有利于磷的去除，且600℃(总温度655℃)条件下煅烧的复合材料去除效果(100％)优于未经过发酵的650℃煅烧的复合材料(84.5％)与35℃发酵的600℃煅烧的材料(88.29％)。
试验例4
测试实施例69-73中煅烧后材料的钙离子浓度以及除磷的效果，测试方法参照试验例1，测试结果如图9-图10。
由图9可知，实施例69-73随着煅烧时间增加，钙离子浓度逐渐增加，煅烧时间为15min时为40.43mg/L，煅烧时间为120min时增加至162.72mg/L，表明在研究时间范围内，煅烧时间越长，含钙废弃物分解越多；如图10所示，去除率随着煅烧时间的增加而提高，煅烧15min时去除率为20.04％，煅烧120min时去除率达到100％。
试验例5
测试实施例73中制备得到的钙基生物炭材料在不同初始磷浓度条件下的除磷性能，结果如图11所示。
测试方法：使用磷酸二氢钾制备浓度为1、10、20、50、100mg·P/L的污染液，分别取100mL于一定数量的100mL的血清瓶中，分别往血清瓶中投加不同质量的除磷材料。污染液浓度为1mg·P/L时，投加量为0.01、0.03、0.05、0.07、0.09g/L；污染液浓度为10mg·P/L时，投加量为0.02、0.04、0.06、0.08、0.1g/L；污染液浓度为20mg·P/L时，投加量为0.04、0.06、0.08、0.1、0.12g/L；污染液浓度为50mg·P/L时，投加量为0.12、0.14、0.16、0.18、0.2g/L，污染液浓度为100mg·P/L时，投加量为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5g/L，将血清瓶盖好放入震荡箱中，1～2h时后取样，使用直径为0.45μm的滤膜过滤后，测量滤液的磷浓度，探究钙基生物炭在不同初始磷浓度条件下的除磷性能。
由图11可知，在不同初始磷浓度条件下，钙基生物炭材料均可以达到较好的去除效果，同时随着投加量的增加，去除率随之增加。在同一初始浓度下，随着投加量增加，吸附量呈现先增加后减少的趋势，可能是由于投加量的增加，部分作用点位没有得到充分利用。在1、10、20、50、100mg·P/L污染液浓度下，较优投加量分别为0.05、0.08、0.1、0.2、0.3g/L，去除率分别为97.32％、99.95％、99.14％、99.95％、99.55％，均能达到一级排放标准要求(0.5mg/L)，较优投加量下相应的吸附量分别为20.21、129.21、101.22、259.47、344.55mg·P/L。
试验例6
测试实施例73中制备得到的钙基生物炭材料在除磷后对水体中铅的去除效果，结果如图12所示。
测试方法：使用硝酸铅制备1、10、30、50、100mg·Pb/L的污染液，分别取100mL于一定数量的100mL的血清瓶中，分别往血清瓶中投加不同质量除磷后的材料。污染液浓度为1mg·Pb/L时，投加量为0.006、0.008、0.01、0.02、0.04g/L；污染液浓度为10mg·Pb/L时，投加量为0.008、0.01、0.02、0.04、0.06g/L；污染液浓度为30mg·Pb/L时，投加量为0.01、0.02、0.04、0.06、0.08g/L；污染液浓度为50mg·Pb/L时，投加量为0.04、0.06、0.08、0.1、0.12g/L；污染液浓度为100mg·Pb/L时，投加量为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3g/L，震荡1～2h时后取样，使用直径为0.45μm的滤膜过滤后，测量滤液中的铅浓度。
由图12可知，在不同初始铅浓度条件下，除磷后的材料对铅均有较好的去除效果，且投加量增加，铅的去除率随之增加；在同一初始浓度下，随着投加量增加，吸附量呈现逐渐减少的趋势，可能是由于投加量增加后，部分材料没有得到充分利用。在1、10、30、50、100mg·Pb/L污染液浓度下，较优投加量分别为0.01、0.06、0.08、0.12、0.3g/L，去除率分别为99.58％、100％、100％、100％、100％，出水均能达到《中国饮用水卫生标准》中铅的含量限值(0.01mg/L)，相应的吸附量为119、159.7、384.13、411、333.33mg·P/L。
试验例7
对实施例73中制备得到的钙基生物炭材料使用XRD(X射线荧光光谱仪)对该材料进行表征，探究该材料的组成成分。将除磷后的材料分离，用超纯水冲洗多次后烘干，使用XRD对该材料进行表征，探究反应后材料的组成成分，初步分析除磷机理。将除磷后材料用于水中铅的去除，分离后用超纯水冲洗多次并烘干，使用XRD对该材料进行表征，探究反应后材料的组成成分，初步分析除铅机理。
如图13所示，钙基生物炭的XRD图谱在2θ＝32.18°、37.3°、53.82°、64.12°、67.34°、69.62°处的特征衍射峰对应CaO在标准卡片(No.99-0070)的衍射峰，2θ＝29.34°、39.36°、43.12°、47.44°处的特征衍射峰对应CaCO3在标准卡片(No.72-1937)的衍射峰，说明钙基生物炭中钙的主要形态为CaO与CaCO3，CaO是由含钙废弃物分解而来，碳酸钙是部分未分解的含钙废弃物。
除磷后材料的特征衍射峰主要是钙磷复合物的衍射峰，2θ＝29.34°、39.36°、43.12°、47.44°处的特征衍射峰与钙基生物炭中的CaCO3特征衍射峰相对应，表明材料中CaCO3没有被消耗，依然存在。2θ＝25.82°、32.04°、32.88°、34.0°、35.92°、46.96°、48.46°、49.44°、53.02°符合标准卡片(No.76-06949)(No.74-0566)中Ca5(PO4)3OH、Ca10(PO4)6(OH)2的特征衍射峰。2θ＝25.82°、28.22°符合标准卡片(No.47-0262)中Ca8H2(PO4)6·H2O·NaHCO3·H2O的特征衍射峰，钙磷复合物的出现证明了磷被有效去除。
除铅后，材料主要组成成分为磷铅复合物与碳酸铅。在2θ＝19.86°、20.74°、24.7°、36.04°、61.56°时符合标准卡片(No.76-2056)中PbCO3的特征衍射峰；2θ＝27.18°、34.12°、36.04°时符合标准卡片(No.13-0131)中Pb3(CO3)2(OH)2的特征衍射峰；2θ＝21.52°、23.88°、26.04°、30.02°、31.3°、40.42°、43.92°、45.22°、46.04°、46.94°、46.94°、49.02°、57.04°、59.12°、61.56°时符合标准卡片(No.08-0259)(No.51-1648)中Pb5(PO4)3OH、Pb10(PO4)6(OH)2的特征衍射峰。表明除铅机理主要是铅与磷或碳酸根反应形成不溶于水的沉淀，以达到除铅的效果。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钙基生物炭的制备方法，其特征在于，包括：
将含钙废弃物与厨余垃圾混合之后再与水混合形成糊状混合物，将所述糊状混合物进行无氧发酵；将发酵完成之后的产物经过烘干、研磨之后再进行煅烧；
所述含钙废弃物与所述厨余垃圾的质量比为1-3:1-3；
所述无氧发酵的温度为15-55℃，发酵时间为1-8天，所述煅烧的温度为550-600℃，煅烧时间为1-3h；
所述厨余垃圾为淀粉类厨余垃圾。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含钙废弃物与所述厨余垃圾的质量比为1-3:3。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述含钙废弃物选自蛤蜊壳、蛋壳、石灰石和虾蟹壳中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含钙废弃物先依次经过清洗、除杂、烘干和研磨之后再与所述厨余垃圾进行混合，研磨之后的所述含钙废弃物的粒径为100-180目。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述厨余垃圾先依次经过清洗、除杂、烘干和研磨之后再与所述含钙废弃物进行混合，研磨之后的所述厨余垃圾的粒径为60-180目。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无氧发酵的温度为45-55℃，发酵时间为6-8天。
7.一种钙基生物炭，其特征在于，其通过权利要求1-6中任一项所述的制备方法制备而得。
8.权利要求7中所述的钙基生物炭在除磷中的应用；
所述除磷是去除水中的磷。
9.权利要求7中所述的钙基生物炭在除铅中的应用；
所述除铅是去除水中的铅；
将除磷后的所述钙基生物炭用于除铅。
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