一种烟梗多孔生物炭的制备方法技术

本发明专利技术涉及的生物基烟梗多孔碳材料的制备，制备工艺十分简单，条件比较温和，可大规模工业化生产。本发明专利技术制备得到的烟梗多孔生物炭具有大的比表面积和丰富的孔结构，对罗丹明B的理论最大吸附量可达580mg/g。同时具有很好的循环使用性能，循环使用5次，其吸附性能可以维持首次使用的约90％及以上。

【技术实现步骤摘要】
一种烟梗多孔生物炭的制备方法
本专利技术涉及碳材料
，具体涉及一种烟梗多孔生物炭的制备方法。技术背景我国烟草种植面积及产量均居世界之首在烟草的采收、加工过程中，每年可产生数十万吨废弃物，既造成了资源浪费，也造成了环境污染。但也由于种植面积广，产量高，产生的烟秆、烟根和废弃烟叶等烟草废弃物资源也多。这些烟草废弃物大多被直接堆放在田间沤肥或者通过焚烧的方式处理掉。烟秆、烟根和废弃烟叶等烟草废弃物直接堆放于烟田用于沤肥的做法给烟田带来的影响是弊大于利，这些烟草废弃物中存在大量的病菌和虫卵，直接放在田中沤肥容易传播多种病害及虫害；另外，通过焚烧的方式处理烟草废弃物使得废弃资源没有得到合理利用的同时也给生活环境带来严重的负面影响，不符合环境可持续发展的方针策略，甚至会威胁到人类的健康。因而对烟田废弃资源的正确处理问题是烟草行业需要解决的问题之一，也是环境保护领域及资源再利用领域的关键问题之一。在烟叶生产和加工的过程中，每年都产生大量的烟草废弃物。据统计，每年约有25％的烟叶、烟秆、烟末等下脚料不能用于卷烟生产而被废弃。若对这些废弃物进行“资源化”利用，不仅可获得符合绿色卫生标准的天然化工原料或燃料等，而且可达到清洁农业和变废为宝的目的，最终实现烟草生产的可持续发展以及生态环境保护和经济效益的双重收益。烟叶中含有多种化合物，其中茄尼醇、烟碱、蛋白质、氨基酸等都具有较高的利用价值。研究表明，目前国内外对废弃烟草的资源化利用主要是从烟叶中提取茄尼醇、烟碱、植物蛋白等物质，也可用于制作有机肥料、活性炭及生物质燃料等。活性炭的化学性质稳定，具有较强的吸附性，是一种良好的吸附剂，可用做催化剂或催化剂载体，具有足够的机械强度及耐酸、耐热、耐碱性能，在化学和医学工业等方面用途十分广泛，在除臭、去色及污水处理等方面作用明显。目前，我国活性炭生产的原料绝大部分是木质原料，而烟秆含碳量在40％以上，化学组成与木材相似且来源广泛。利用烟秆制备出的活性炭具有良好的吸附性能，可作为商业活性炭使用。因此，烟秆是制作高档次活性炭的优质原料。另外，还可以用烟草废弃物提取有用成分后的残渣生产活性炭。这样既提高了综合利用效率，又实现了废物的综合利用，在经济和环保方面都具有重大的意义。烟梗的生物解剖结构与烟秆有差异，我们在研究中发现，用烟梗来制备活性炭其性能比烟秆要更好。本专利技术涉及烟草废弃物的综合利用的方法，把烟梗用两步法制备得到生物炭，可以广泛的应用到气体和液体吸附的环保行业，以及其他生物炭应用领域。
技术实现思路
为了高值化利用烟草废弃物烟梗，本专利技术提供了一种烟梗多孔生物炭的制备方法，该方法植被的生物炭方法简单仅需两步煅烧，比表面积大，具有丰富的孔结构，循环利用率高，稳定性好。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种烟梗多孔生物炭的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)：以烟草加工剩余物烟梗为原料；步骤(2)：步骤(1)的原料经过备料，粉碎成2～5mm的小段；步骤(3)：将步骤(2)处理过的原料进行预碳化，即把原料置于管式炉中，升温至400～700℃，氮气保护下恒温烧制30分钟～3小时，之后自然冷却至室温；步骤(4)：将步骤(3)中预碳化后样品加入草酸钾和碳酸钙，预碳化样品∶草酸钾∶碳酸钙的重量比＝1∶0.5～2∶0.5～2，然后混合并研磨均匀；步骤(5)：将步骤(4)的混合物再次放入管式炉中以3～10℃/min的升温速率升温至700～800℃，恒温煅烧30分钟～3小时，随后自然冷却；步骤(6)：最后将步骤(5)烧制后的样品使用0.1～2mol/L盐酸浸泡2～8小时后过滤，水洗、烘干即得到烟梗多孔生物炭产品。本专利技术具体如下技术效果：本专利技术制备得到的烟梗多孔生物炭具有大的比表面积和丰富的孔结构(见附图1和附图2)，对罗丹明B的理论最大吸附量可达580mg/g。同时具有很好的循环使用性能，循环使用5次，其吸附性能可以维持首次使用的90％(见附图3)。附图说明附图1：烟梗生物炭扫描电镜图片附图2：烟梗生物炭氮气吸脱附曲线附图3.烟梗生物炭吸附燃料罗丹明B的循环使用能力具体实施方式首先把烟梗原料用粉碎机粉碎成2～5mm的小段。然后称取10g(绝干计)烟梗装入石英舟置于管式炉中，以5～10℃的升温速率升温至400～700℃。在氮气保护下恒温烧制30分钟～3小时进行预碳化，之后自然冷却至室温。然后把预碳化的样品草酸钾和碳酸钙，研磨均匀后再次放入管式炉中以3～10℃/min的升温速率升温至700～800℃，恒温煅烧30分钟～3小时，随后自然冷却。最后将煅烧后的样品使用0.1～2mol/L盐酸浸泡2～8小时后过滤、水洗、烘干即得到烟梗多孔生物炭产品。实施例1称取绝干10g烟梗装入石英舟置于管式炉中，以10℃的升温速率升温至400℃。在氮气保护下恒温烧制30分钟进行预碳化，之后自然冷却至室温。然后把预碳化的样品中加入3g草酸钾和4g碳酸钙，研磨均匀后再次放入管式炉中以10℃/min的升温速率升温至700℃，恒温煅烧1小时，随后自然冷却。最后将煅烧后的样品使用0.1mol/L盐酸浸泡2小时后过滤、水洗、烘干即得到烟梗多孔生物炭产品。产品得率15.5％。实施例2称取绝干10g烟梗装入石英舟置于管式炉中，以5℃的升温速率升温至500℃。在氮气保护下恒温烧制3小时进行预碳化，之后自然冷却至室温。然后把预碳化的样品中加入1g草酸钾和6g碳酸钙，研磨均匀后再次放入管式炉中以3℃/min的升温速率升温至800℃，恒温煅烧30min，随后自然冷却。最后将煅烧后的样品使用2mol/L盐酸浸泡5小时后过滤、水洗、烘干即得到烟梗多孔生物炭产品。产品得率12.8％。实施例3称取绝干10g烟梗装入石英舟置于管式炉中，以7℃的升温速率升温至600℃。在氮气保护下恒温烧制2小时进行预碳化，之后自然冷却至室温。然后把预碳化的样品中加入6g草酸钾和1g碳酸钙，研磨均匀后再次放入管式炉中以5℃/min的升温速率升温至750℃，恒温煅烧3小时，随后自然冷却。最后将煅烧后的样品使用0.5mol/L盐酸浸泡8小时后过滤、水洗、烘干即得到烟梗多孔生物炭产品。产品得率13.9％。实施例4称取绝干10g烟梗装入石英舟置于管式炉中，以7℃的升温速率升温至700℃。在氮气保护下恒温烧制1小时进行预碳化，之后自然冷却至室温。然后把预碳化的样品中加入4g草酸钾和3g碳酸钙，研磨均匀后再次放入管式炉中以8℃/min的升温速率升温至800℃，恒温煅烧2小时，随后自然冷却。最后将煅烧后的样品使用1mol/L盐酸浸泡8小时后过滤、水洗、烘干即得到烟梗多孔生物炭产品。产品得率12.5％。实施例5称取绝干10g烟梗装入石英舟置于管式炉中，以6℃的升温速率升温至600℃。在氮气保护下恒温烧制2小时进行预碳化，之后自然冷却至室温。然后把预碳化的样品中加入6g草酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟梗多孔生物炭的制备方法，其特征在于包括如下步骤：/n步骤(1)：以烟草加工剩余物烟梗为原料；/n步骤(2)：步骤(1)的原料经过备料，粉碎成2～5mm的小段；/n步骤(3)：将步骤(2)处理过的原料进行预碳化，即把原料置于管式炉中，升温至400～700℃，氮气保护下恒温烧制30分钟～3小时，之后自然冷却至室温；/n步骤(4)：步骤(4)：将步骤(3)中预碳化后样品加入草酸钾和碳酸钙，预碳化样品∶草酸钾∶碳酸钙的重量比＝1∶0.5～2∶0.5～2，然后混合并研磨均匀；/n步骤(5)：将步骤(4)的混合物再次放入管式炉中以3～10℃/min的升温速率升温至700～800℃，恒温煅烧30分钟～3小时，随后自然冷却；/n步骤(6)：最后将步骤(5)烧制后的样品使用0.1mol/L的盐酸浸泡8h后过滤，烘干即得到烟梗多孔生物炭产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种烟梗多孔生物炭的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤(1)：以烟草加工剩余物烟梗为原料；
步骤(2)：步骤(1)的原料经过备料，粉碎成2～5mm的小段；
步骤(3)：将步骤(2)处理过的原料进行预碳化，即把原料置于管式炉中，升温至400～700℃，氮气保护下恒温烧制30分钟～3小时，之后自然冷却至室温；
步骤(4)：步骤(4)：将步骤(3)中预...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋君龙，张鑫宇，张听伟，金永灿，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32