一种农作物秸秆制备生物碳的方法技术

本发明专利技术公开了一种农作物秸秆制备生物碳的方法，包括如下步骤：（1）秸秆粉碎处理、（2）蒸汽爆破处理、（3）酸液浸泡处理、（4）改性处理、（5）碳化处理。本发明专利技术方法可将秸秆的碳化率提升至60%以上，制得的生物碳比表面积大、吸附能力强，并具有良好的力学填充特性，极具市场竞争力和推广应用价值。

A method of making bio carbon from crop straw

The invention discloses a method for preparing bio carbon from crop straw, including the following steps: (1) straw pulverization treatment, (2) steam blasting treatment, (3) soaking acid solution, (4) modified treatment and (5) carbonization treatment. The method of the invention can increase the carbonization rate of straw to more than 60%, which has large biocarbon surface area, strong adsorption capacity, and has good mechanical filling characteristics, and has great market competitiveness and application value.

【技术实现步骤摘要】
一种农作物秸秆制备生物碳的方法
本专利技术属于秸秆回收利用处理
，具体涉及一种农作物秸秆制备生物碳的方法。
技术介绍
农作物秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含碳、氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源。现有的一部分农作物秸秆被用于生物碳的制作中，而目前秸秆制备工艺中生物碳的碳化得率不高，在50%以下，且制得的生物碳功能特性较为单一，市场竞争力不强。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种农作物秸秆制备生物碳的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种农作物秸秆制备生物碳的方法，包括如下步骤：（1）秸秆粉碎处理：先对秸秆进行清洗去除杂质后，再将其投入到粉碎机内进行粉碎处理，粉碎成颗粒为60~80目的秸秆粉后备用；（2）蒸汽爆破处理：将步骤（1）所得的秸秆粉投入到密闭罐内进行蒸汽爆破处理，完成后取出备用；（3）酸液浸泡处理：将步骤（2）处理后的秸秆粉浸入到酸液中浸泡处理10~15min，期间加热保持酸液的温度为40~45℃，完成后将其滤出后备用；（4）改性处理：将步骤（3）处理后的秸秆粉浸入到改性溶液中，期间加热保持改性溶液的温度为50~55℃，并施加超声波进行辐照处理，20~25min后将秸秆粉滤出备用；所述改性溶液由如下重量份的物质组成：7~10份纳米二氧化硅、12~16份硅烷偶联剂、3~5份六偏磷酸钠、130~150份水；（5）碳化处理：将步骤（4）处理后的秸秆粉投入到压滤机内压滤去除水分，然后再将其投入到碳化设备中进行碳化处理，期间以氮气为保护环境，控制碳化的温度为490~520℃，保温处理2~3h后取出即可。进一步的，步骤（2）中所述的蒸汽爆破处理的具体操作是：向密封罐内通入温度为103~106℃的水蒸气，同时将密封罐内的压力升至0.5~0.6MPa，保温保压处理3~4min后再快速卸至常温常压，卸温卸压的时间控制在20s之内。进一步的，步骤（3）中所述的酸液是质量分数为5~7%的磷酸溶液。进一步的，步骤（4）中所述的超声波辐照处理时的频率为90~95kHz。进一步的，步骤（4）中所述的纳米二氧化硅的颗粒直径为15~75nm。进一步的，步骤（4）中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的任意一种。本专利技术对秸秆回收利用制备生物碳的方法进行了改进处理，其中先对秸秆进行蒸汽爆破处理，有效松散了秸秆的组织结构，提升了浸泡吸附能力，增强了后续工序处理的效果，接着对其进行酸液浸泡处理，去除了杂质成分，活化了秸秆，提升了反应的活性，随后进行了改性处理，将纳米二氧化硅引入固定于秸秆组织内，使得后续进行碳化处理时纳米二氧化硅有效的固定于生物碳内，改善了生物碳的填充特性，增强了整体的强度、耐磨性、耐腐性等，拓宽了生物碳的使用范围和功效，最终碳化处理后的生物碳可用于有机、无机高分子材料的制作中，使用价值较高。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术方法可将秸秆的碳化率提升至60%以上，制得的生物碳比表面积大、吸附能力强，并具有良好的力学填充特性，极具市场竞争力和推广应用价值。具体实施方式实施例1一种农作物秸秆制备生物碳的方法，包括如下步骤：（1）秸秆粉碎处理：先对秸秆进行清洗去除杂质后，再将其投入到粉碎机内进行粉碎处理，粉碎成颗粒为60~80目的秸秆粉后备用；（2）蒸汽爆破处理：将步骤（1）所得的秸秆粉投入到密闭罐内进行蒸汽爆破处理，完成后取出备用；（3）酸液浸泡处理：将步骤（2）处理后的秸秆粉浸入到酸液中浸泡处理10min，期间加热保持酸液的温度为40℃，完成后将其滤出后备用；（4）改性处理：将步骤（3）处理后的秸秆粉浸入到改性溶液中，期间加热保持改性溶液的温度为50℃，并施加超声波进行辐照处理，20min后将秸秆粉滤出备用；所述改性溶液由如下重量份的物质组成：7份纳米二氧化硅、12份硅烷偶联剂、3份六偏磷酸钠、130份水；（5）碳化处理：将步骤（4）处理后的秸秆粉投入到压滤机内压滤去除水分，然后再将其投入到碳化设备中进行碳化处理，期间以氮气为保护环境，控制碳化的温度为490℃，保温处理2h后取出即可。进一步的，步骤（2）中所述的蒸汽爆破处理的具体操作是：向密封罐内通入温度为103℃的水蒸气，同时将密封罐内的压力升至0.5MPa，保温保压处理3min后再快速卸至常温常压，卸温卸压的时间控制在20s之内。进一步的，步骤（3）中所述的酸液是质量分数为5%的磷酸溶液。进一步的，步骤（4）中所述的超声波辐照处理时的频率为90kHz。进一步的，步骤（4）中所述的纳米二氧化硅的颗粒直径为15~75nm。进一步的，步骤（4）中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550。实施例2一种农作物秸秆制备生物碳的方法，包括如下步骤：（1）秸秆粉碎处理：先对秸秆进行清洗去除杂质后，再将其投入到粉碎机内进行粉碎处理，粉碎成颗粒为60~80目的秸秆粉后备用；（2）蒸汽爆破处理：将步骤（1）所得的秸秆粉投入到密闭罐内进行蒸汽爆破处理，完成后取出备用；（3）酸液浸泡处理：将步骤（2）处理后的秸秆粉浸入到酸液中浸泡处理13min，期间加热保持酸液的温度为42℃，完成后将其滤出后备用；（4）改性处理：将步骤（3）处理后的秸秆粉浸入到改性溶液中，期间加热保持改性溶液的温度为52℃，并施加超声波进行辐照处理，24min后将秸秆粉滤出备用；所述改性溶液由如下重量份的物质组成：8份纳米二氧化硅、14份硅烷偶联剂、4份六偏磷酸钠、140份水；（5）碳化处理：将步骤（4）处理后的秸秆粉投入到压滤机内压滤去除水分，然后再将其投入到碳化设备中进行碳化处理，期间以氮气为保护环境，控制碳化的温度为510℃，保温处理2.6h后取出即可。进一步的，步骤（2）中所述的蒸汽爆破处理的具体操作是：向密封罐内通入温度为105℃的水蒸气，同时将密封罐内的压力升至0.56MPa，保温保压处理3.5min后再快速卸至常温常压，卸温卸压的时间控制在20s之内。进一步的，步骤（3）中所述的酸液是质量分数为6%的磷酸溶液。进一步的，步骤（4）中所述的超声波辐照处理时的频率为93kHz。进一步的，步骤（4）中所述的纳米二氧化硅的颗粒直径为15~75nm。进一步的，步骤（4）中所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh560。实施例3一种农作物秸秆制备生物碳的方法，包括如下步骤：（1）秸秆粉碎处理：先对秸秆进行清洗去除杂质后，再将其投入到粉碎机内进行粉碎处理，粉碎成颗粒为60~80目的秸秆粉后备用；（2）蒸汽爆破处理：将步骤（1）所得的秸秆粉投入到密闭罐内进行蒸汽爆破处理，完成后取出备用；（3）酸液浸泡处理：将步骤（2）处理后的秸秆粉浸入到酸液中浸泡处理15min，期间加热保持酸液的温度为45℃，完成后将其滤出后备用；（4）改性处理：将步骤（3）处理后的秸秆粉浸入到改性溶液中，期间加热保持改性溶液的温度为55℃，并施加超声波进行辐照处理，25min后将秸秆粉滤出备用；所述改性溶液由如下重量份的物质组成：10份纳米二氧化硅、16份硅烷偶联剂、5份六偏磷酸钠、150份水；（5）碳化处理：将步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农作物秸秆制备生物碳的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）秸秆粉碎处理：先对秸秆进行清洗去除杂质后，再将其投入到粉碎机内进行粉碎处理，粉碎成颗粒为60~80目的秸秆粉后备用；（2）蒸汽爆破处理：将步骤（1）所得的秸秆粉投入到密闭罐内进行蒸汽爆破处理，完成后取出备用；（3）酸液浸泡处理：将步骤（2）处理后的秸秆粉浸入到酸液中浸泡处理10~15min，期间加热保持酸液的温度为40~45℃，完成后将其滤出后备用；（4）改性处理：将步骤（3）处理后的秸秆粉浸入到改性溶液中，期间加热保持改性溶液的温度为50~55℃，并施加超声波进行辐照处理，20~25min后将秸秆粉滤出备用；所述改性溶液由如下重量份的物质组成：7~10份纳米二氧化硅、12~16份硅烷偶联剂、3~5份六偏磷酸钠、130~150份水；（5）碳化处理：将步骤（4）处理后的秸秆粉投入到压滤机内压滤去除水分，然后再将其投入到碳化设备中进行碳化处理，期间以氮气为保护环境，控制碳化的温度为490~520℃，保温处理2~3h后取出即可。

【技术特征摘要】
1.一种农作物秸秆制备生物碳的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）秸秆粉碎处理：先对秸秆进行清洗去除杂质后，再将其投入到粉碎机内进行粉碎处理，粉碎成颗粒为60~80目的秸秆粉后备用；（2）蒸汽爆破处理：将步骤（1）所得的秸秆粉投入到密闭罐内进行蒸汽爆破处理，完成后取出备用；（3）酸液浸泡处理：将步骤（2）处理后的秸秆粉浸入到酸液中浸泡处理10~15min，期间加热保持酸液的温度为40~45℃，完成后将其滤出后备用；（4）改性处理：将步骤（3）处理后的秸秆粉浸入到改性溶液中，期间加热保持改性溶液的温度为50~55℃，并施加超声波进行辐照处理，20~25min后将秸秆粉滤出备用；所述改性溶液由如下重量份的物质组成：7~10份纳米二氧化硅、12~16份硅烷偶联剂、3~5份六偏磷酸钠、130~150份水；（5）碳化处理：将步骤（4）处理后的秸秆粉投入到压滤机内压滤去除水分，然后再将其投入到碳化设备中进行碳化处理，期间以氮气为保护环境，控制碳化的温度为490~52...

【专利技术属性】
技术研发人员：许信元，
申请(专利权)人：安徽大地节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34