一种新型生物碳的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型生物碳的制备方法，包括以下步骤：（1）、取植物秸秆破碎成粉末，使用醋酸铵水溶液在常温下浸泡，然后使用草酸、硝酸钠、单宁酸、水配制的混合液蒸煮；（2）、将滤渣使用清水洗涤，洗去秸秆粉末表面的浮酸；（3）、将滤液进行蒸煮；（4）、将步骤（3）得到的固体物与碳粉按重量比100:2.5混合均匀，进行高温处理；（5）、将上述处理好的原料与活性炭按重量比60:2的比例混合均匀，进行碳化处理，并不断向石英管中鼓入氮气，使氮气在石英管内循环，制成生物碳。使用本发明专利技术的方法生产生物碳植物秸秆的碳化率可达到64.5%以上，同时使用本发明专利技术的方法可以降低加工过程中的能耗10%左右。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料加工领域，具体涉及。
技术介绍
最近，科学家将目光转向生物碳，萌发了创造"技术土壤"的构想，希望通过提高土 壤固有的有机碳储量，解决目前气候变化、能源以及食品和水资源危机。 近年来，随着全球气候变化，温室气体排放，耕地土壤退化，人类生存的环境和空 间日趋严峻，但是目前采取的措施大多是头疼医头脚疼医脚，自然生态系统的自我恢复循 环还是"卡壳"。 生物碳不仅可以大幅提高土壤肥力，在贫瘠的土壤上培育出肥沃的高碳库土壤， 最直接的效应就是明显提高农作物产量和品质，还可以间接地减少化肥、农药等化学品的 施用量。最关键是把碳有效地吸附固化在生物碳中间，减少了温室气体的排放，以及对石油 制品的依赖。目前已知一吨生物质可以固定〇. 726吨二氧化碳。 我国粮食连续9年实现大丰收，而这背后则是秸杆的大丰收。据国家发改委的统 计，目前我国农作物秸杆可收集量约为7亿吨。每到收获季节，作物秸杆堆积如山。 如果将这些秸杆、食用菌渣还田，无疑是增加土壤输入、遏制土壤退化、改善耕地 质量的有效措施。但是，由于我国现行的土地政策将生产单元分割的过小，不利于秸杆还田 机械的使用。迥异的气候条件也使秸杆还田适用范围受到限制，致使目前我国秸杆还田量 还不到1/3,被烧掉或废弃的量却超过50%。焚烧秸杆排放的大量温室气体和烟尘，导致空 气质量下降、诱发城市阴霾、影响航班起降等一系列环境问题。 但是现在生物碳加工时，碳化率不高，往往在40%以下，同时，现有技术的碳化温 度较高，能量损耗较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型生物碳的加工方法，通过对工艺的改进，可以降低 碳化处理的温度。 本专利技术通过以下技术方案实现： ，包括以下步骤： (1) 、取植物秸杆破碎成粉末，然后使用质量分数4. 5%的醋酸铵水溶液在常温下浸 泡2 5-40min，压去植物秸杆粉末中的水分，然后使用甲酸、硝酸钠、单宁酸、水按重量比 6:0. 5:2:3比例配制的混合液蒸煮，蒸煮温度为118-125°C，蒸煮时间为25-40min，过滤，得 到滤液和滤渣； (2) 、将滤渣使用清水洗涤，洗去秸杆粉末表面的浮酸； (3) 、将滤液进行蒸煮，去除里面的酸液及水分，将蒸煮得到的固体剩余物使用清水洗 涤，再次进行蒸煮，将得到的固体物与步骤（2)得到的滤渣合并，烘干； (4) 、将步骤（3)得到的固体物与碳粉按重量比100:2. 5混合均匀，在氮气保护下使 用石英管在320-360°C下进行高温处理，处理时间为10-15min，在升温过程中，温度升至 280°C后，升温幅度为3°C/min; (5)、将上述处理好的原料与活性炭按重量比60:2的比例混合均匀，继续升温至 380-420°C进行碳化处理，并不断向石英管中鼓入氮气，使氮气在石英管内循环，制成生物 碳。 步骤（5)中，在碳化处理3-5min后，使用挤压机对原料进行挤压，压强为 2-3. 5MPa，将原料压成块状。 在步骤（4)处理完成后，使用质量分数为0. 5%的KMn04溶液将原料浸泡并使用超 声波震荡15min，然后使用质量分数2%的醋酸钾溶液浸泡20min，在氮气保护下烘干。 一种使用上述方法生产的生物碳。 本法明中的植物猜杆为树枝、大豆猜杆、玉米猜杆、小麦猜杆、稻草中的一种或者 多种以任意比例混合。 本专利技术的有益效果：本专利技术通过在碳化处理前，将植物秸杆进行处理，使纤维素进 行分离活化，使植物纤维间的空隙增大，同时将植物秸杆中的低聚的糖类分离后再进行混 合，可以提升碳化的效率，降低碳化温度，还可以提升生物碳的空隙率，空隙的长度较长；在 碳化过程中向石英管中鼓入氮气，可以使热量循环，并且使植物秸杆受热更均匀，热量利用 率更高。在加热及碳化处理时，加入少量的碳粉，可以提升秸杆碳化的速度，有利于更成分 的均匀分散，使用本专利技术的方法生产生物碳植物秸杆的碳化率可达到66%以上，同时使用 本专利技术的方法可以降低加工过程中的能耗12%左右。 使用本专利技术的方法进行挤压生产的生物碳为块状，在碳化处理进行几分钟后进行 挤压，既不会减缓碳化的速度，又可以使挤压后的生物碳稳定性相对于生物碳制成后更高， 不松散，而且经过此方法处理的生物碳具有很高的吸附性能。 在制备步骤中使用高锰酸钾及醋酸钾进行处理后，可以使制成的生物碳具有极高 的对重金属铅的吸附性，对空气中的铅或者水中的铅吸收率达到98. 5%以上，相对于现有 的活性炭吸附能力更强，尤其对于重金属铅的吸收率有大幅提升。【具体实施方式】 实施例1 ，包括以下步骤： (1) 、取植物秸杆破碎成粉末，然后使用质量分数4. 5%的醋酸铵水溶液在常温下浸 泡2 5-40min，压去植物秸杆粉末中的水分，然后使用甲酸、硝酸钠、单宁酸、水按重量比 6:0. 5:2:3比例配制的混合液蒸煮，蒸煮温度为118-125°C，蒸煮时间为25-40min，过滤，得 到滤液和滤渣； (2) 、将滤渣使用清水洗涤，洗去秸杆粉末表面的浮酸； (3) 、将滤液进行蒸煮，去除里面的酸液及水分，将蒸煮得到的固体剩余物使用清水洗 涤，再次进行蒸煮，将得到的固体物与步骤（2)得到的滤渣合并，烘干； (4) 、将步骤（3)得到的固体物与碳粉按重量比100:2. 5混合均匀，在氮气保护下使 用石英管在320-360°C下进行高温处理，处理时间为10_15min，在升温过程中，温度升至 280°C后，升温幅度为3°C/min; (5)、将上述处理好的原料与活性炭按重量比60:2的比例混合均匀，继续升温至 380-420°C进行碳化处理，并不断向石英管中鼓入氮气，使氮气在石英管内循环，制成生物 碳。 实施例2 步骤（5)中，在碳化处理3-5min后，使用挤压机对原料进行挤压，压强为3MPa，将原料 压成块状。其他步骤同实施例1。 实施例3 在步骤（4)处理完成后，使用质量分数为0. 5%的KMn0j§液将原料浸泡并使用超声波 震荡15min，然后使用质量分数2%的醋酸钾溶液浸泡20min，在氮气保护下烘干。其他步骤 同实施例1。 实施例4 在步骤（4)处理完成后，使用质量分数为0. 5%的KMn0j§液将原料浸泡并使用超声波 震荡15min，然后使用质量分数2%的醋酸钾溶液浸泡20min，在氮气保护下烘干。 步骤（5)中，在碳化处理3-5min后，使用挤压机对原料进行挤压，压强为3MPa，将 原料压成块状。其他步骤同实施例1。 一种使用上述方法生产的生物碳。 表1为使用各实施例方法制备的生物碳对污染物的吸收率：表1 由表1可知，本专利技术方法制备的生物碳的吸附力相对于现有的活性炭有明显提升，尤 其对铅的吸收率明显提升。【主权项】1. ，其特征在于，包括以下步骤： (1) 、取植物秸杆破碎成粉末，然后使用质量分数4. 5%的醋酸铵水溶液在常温下浸 泡2 5 - 4 O m i n，压去植物秸杆粉末中的水分，然后使用甲酸、硝酸钠、单宁酸、水按重量比 6:0. 5:2:3比例配制的混合液蒸煮，蒸煮温度为118-125°C，蒸煮时间为25-40min，过滤，得 到滤液和滤渣； (2) 、将滤渣使用清水洗涤，洗去秸杆粉末表面的浮酸； (3) 、将滤液进行蒸煮，去除里面的酸液及水分，将蒸煮得到的固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型生物碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、取植物秸秆破碎成粉末，然后使用质量分数4.5%的醋酸铵水溶液在常温下浸泡25‑40min，压去植物秸秆粉末中的水分，然后使用甲酸、硝酸钠、单宁酸、水按重量比6:0.5:2:3比例配制的混合液蒸煮，蒸煮温度为118‑125℃，蒸煮时间为25‑40min，过滤，得到滤液和滤渣；（2）、将滤渣使用清水洗涤，洗去秸秆粉末表面的浮酸；（3）、将滤液进行蒸煮，去除里面的酸液及水分，将蒸煮得到的固体剩余物使用清水洗涤，再次进行蒸煮，将得到的固体物与步骤（2）得到的滤渣合并，烘干；（4）、将步骤（3）得到的固体物与碳粉按重量比100:2.5混合均匀，在氮气保护下使用石英管在320‑360℃下进行高温处理，处理时间为10‑15min，在升温过程中，温度升至280℃后，升温幅度为3℃/min；（5）、将上述处理好的原料与活性炭按重量比60:2的比例混合均匀，继续升温至380‑420℃进行碳化处理，并不断向石英管中鼓入氮气，使氮气在石英管内循环，制成生物碳。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王培武，
申请(专利权)人：全椒盛源生物质能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34