一种高铁酸钾复合液、其制备方法及应用

本发明涉及一种高铁酸钾复合液、其制备方法及应用，属于固体废物资源化。

背景技术：

1、纤维素类废弃生物质具有产量巨大，来源广泛的特点，包括农业和森林残留物、纸张、木材等，其可增值为液体燃料和其他碳基材料，利用潜力巨大。但木质纤维素的天然复杂顽固结构和髙结晶度阻碍了纤维素类废生物质的有效利用，因此，需采用预处理破坏此类顽固结构，实现纤维素类废生物质的资源化利用。预处理技术主要包括物理、化学、生物等方法，其中，化学法由于其操作便捷、成本较低，在实际应用中备受关注。化学法是指使用酸、碱及氧化剂等化学试剂对木质纤维素进行预处理，因此化学法需要额外的化学试剂成本，耐腐蚀的设备，还存在环境污染的风险。

2、水热法是一种新兴的热化学转化技术，以水或其他溶液为介质，在高温高压条件下发生一系列反应，如水解、解聚、聚合、脱水、脱羧、芳香化等，与腐殖质的自然形成过程类似，属人工强化的腐殖化反应，尤其对于含有蛋白质和多糖类的生物质。然而直接水热纤维素类废弃生物质所得产品的腐殖质含量不高，因为其顽固的结构且缺少蛋白质类物质，为此，通过预处理纤维素类生物质，再与富氮类生物质如剩余污泥共水热强化水热腐殖化过程。

3、因此，本领域亟需一种高铁酸钾复合液、其制备方法及应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为解决现有技术中直接水热纤维素类废弃生物质所得产品的腐殖质含量不高的问题。

2、为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种高铁酸钾复合液、其制备方法及应用。

3、本发明的第一方面，提供了一种高铁酸钾复合液，其中oh-、fe6+和clo-的浓度分别为：0.10～0.15mol/l、0.010～0.015mol/和0.18～0.20mol/l。

4、本发明的第二方面，提供了一种高铁酸钾复合液的制备方法，包括以下步骤：

5、步骤1、将koh固体逐步投加至naclo(有效氯为10％)溶液中，并置于冰水中不停搅拌；

6、步骤2、除去溶液中的kcl固体和过量koh，得到koh饱和的次氯酸钠溶液；

7、步骤3、将滤液倒出，利用水浴锅将其加热，在剧烈搅拌下分批加入fe(no3)3·9h2o固体；

8、步骤4、反应1～2h后，添加koh至有大量的紫黑色固体析出，冰浴；

9、步骤5、抽滤并收集滤液，得到的紫黑色固体为高铁酸钾，收集到的紫红色滤液即为高铁酸钾复合液。

10、优选地，所述的步骤1中，koh固体质量为100～110g，naclo溶液体积为100ml。

11、优选地，所述的步骤3中，fe(no3)3·9h2o固体质量为50～60g。

12、优选地，所述的步骤4中，koh固体质量为20～30g。

13、本发明的第三方面，提供了一种上述高铁酸钾复合液在制备腐殖化有机肥中的应用，包括以下步骤：

14、步骤1、将污泥进行重力浓缩，并收集浓缩后的上清液；同时将纤维素类废弃生物质经机械加工成碎屑；

15、步骤2、将步骤1中的碎屑与高铁酸钾复合液混合，进行预处理，得混合物；

16、步骤3、将步骤2中的混合物进行固液分离，固体转移至水热反应釜，加入步骤1中浓缩后的污泥以及污泥浓缩过程产生的上清液，混合均匀后，进行密闭水热反应；

17、步骤4、反应结束后，自然冷却至室温，将水热混合液固液分离，所得固相产物用去离子水洗涤，干燥，即制得腐殖化有机肥。

18、优选地，所述的步骤1中，污泥主要包括城镇污水处理厂、生活污水处理厂的剩余污泥，浓缩后的污泥浓度为30g/l；纤维素类废弃生物质包括农业固体废弃生物质及废弃生物质木材制成的木屑；碎屑直径0.1-5cm。

19、优选地，所述的步骤2中，碎屑与高铁酸钾复合液的固液比为1:(5～20)，预处理条件为在15-75℃条件下，静置0.5-6h。

20、优选地，所述的步骤3中，混合物中碎屑的质量与浓缩后的污泥的质量比为1:3-5:1，两者混合物的含固率为5-35％；水热反应温度为180℃-260℃，反应时间为1h-8h。

21、优选地，所述的步骤4中，固液分离的方式为离心或过滤，干燥条件为，105℃烘箱干燥2h，干燥至含水率≤30％。

22、相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

23、(1)纤维素类废弃生物质廉价易得，操作成本低，易于推广应用。

24、(2)纤维素类废弃生物质进行预处理，可以破坏木质纤维素的顽固结构，提高美拉德反应的进程，为提高水热产物的腐殖质含量提供了有利条件。

25、(3)高铁酸钾复合液是制备高铁酸钾后剩余的滤液，其内含有大量oh-、fe6+和clo-，具备破坏木质纤维素顽固结构的潜力，且再利用了工业废液，无需添加额外化学试剂，符合“以废治废”理念。

1.一种高铁酸钾复合液，其特征在于，其中oh-、fe6+和clo-的浓度分别为：0.18～0.20mol/l、0.010～0.015mol/和0.10～0.15mol/l。

2.一种如权利要求1所述的高铁酸钾复合液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的高铁酸钾复合液的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，koh固体质量为100～110g，naclo溶液体积为100ml。

4.如权利要求2所述的高铁酸钾复合液的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，fe(no3)3·9h2o固体质量为50～60g。

5.如权利要求2所述的高铁酸钾复合液的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中，koh固体质量为20～30g。

6.一种如权利要求1所述的高铁酸钾复合液在制备腐殖化有机肥中的应用，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的步骤1中，污泥主要包括城镇污水处理厂、生活污水处理厂的剩余污泥，浓缩后的污泥浓度为30g/l；纤维素类废弃生物质包括农业固体废弃生物质及废弃生物质木材制成的木屑；碎屑直径0.1-5cm。

8.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的步骤2中，碎屑与高铁酸钾复合液的固液比为1:(5～20)，预处理条件为在15-75℃条件下，静置0.5-6h。

9.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的步骤3中，混合物中碎屑的质量与浓缩后的污泥的质量比为1:3-5:1，两者混合物的含固率为5-35％；水热反应温度为180℃-260℃，反应时间为1h-8h。

10.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的步骤4中，固液分离的方式为离心或过滤，干燥条件为，105℃烘箱干燥2h，干燥至含水率≤30％。