用生物资源制备多层结构生物炭包的方法及制备的生物炭包技术

本发明专利技术属于生物炭技术领域，具体涉及一种用生物资源制备多层结构生物炭包的方法及制备的生物炭包。生物炭包的制备方法包括：利用生物资源制备生物炭粉；利用生物炭粉、明胶、吐温80、增塑剂和纯化水制备生物炭胶囊；将生物炭胶囊包覆于包装袋内，制成生物炭包。本发明专利技术利用碱液处理生物资源中的油脂等杂质，将生物炭粉作为内容物，明胶溶液作为胶囊壳原料，制成具有多个微孔结构的双层结构的粗胶囊，然后采用稀酸溶液浸泡，制备出吸附量和吸附速率均较高的新型生物炭胶囊材料。较高的新型生物炭胶囊材料。较高的新型生物炭胶囊材料。

【技术实现步骤摘要】
用生物资源制备多层结构生物炭包的方法及制备的生物炭包


[0001]本专利技术属于生物炭
，具体涉及一种用生物资源制备多层结构生物炭包的方法及制备的生物炭包。

技术介绍

[0002]生物炭是生物有机材料在缺氧及低氧环境中经热裂解后的固体产物，其主要的成分是碳分子，大多为粉状颗粒。生物炭是活性炭的生产原料之一，可制作成具有吸附性能的材料，可用于制备肥料缓释载体，延缓肥料养分在土壤中的释放，减少肥料损失，提高肥料利用率。生物炭还可作为土壤改良剂增加土壤肥力，增加土壤有机碳含量、增加土壤有机质或腐殖酸含量，从而提高土壤的养分吸持容量及持水量，达到促进作物生长的效果；生物炭大多呈碱性，可以作为石灰替代物，通过提高土壤碱基饱和，降低可交换铝的水平，消耗土壤质子提高酸性土壤pH，达到改良土壤酸碱度的效果。20世纪90年代中期，发现生物炭可作为二氧化碳俘获和碳封存剂使用，可降低大气二氧化碳浓度，对全球气候具有调节作用。生物炭可能够吸附重金属、农药、除草剂及是由污染物等，降低植物吸收上述组分的概率达到净化土壤或者净化水体的目的。废弃生物质热裂解产生生物炭的过程中还可以获得混合气和生物油，制成氢气副产品，可用作氢能源、精炼生物油染料、合成氨等。鉴于生物炭的重要性，越来越多的生物炭用途被发现和应用。
[0003]传统生物炭是采用土窑、砖窑或者钢制窑生产的，是隔绝氧气的闷燃烧的慢速裂解过程，特点是产率高、耗时长。而现代工业生产生物炭主要是在马弗炉等设备中高温快速裂解，特点是产率偏低、耗时短。不同应用场景对生物炭微结构的需求也不同，比如，吸附剂需要生物炭具有丰富的多孔微结构。为了克服上述生产生物炭过程中出现的问题，满足实际应用需求，生物炭的制备方法不停地被改进；比如中国专利CN201811109261.1公开的应用于太阳能蒸发水的生物炭/聚合物复合膜的制备方法，其公开了利用柳絮生产生物炭的方法，将柳絮用氢氧化钾超声处理，烘干后置于氮气马弗炉中热裂解，接着用浓硫酸和浓硝酸进行酸化，制备了内部多孔中空结构的生物炭，其还利用聚合物对生物炭表面进行修饰，制成了表面带有羟基、氨基和羧基官能团的双层复合膜，该膜材料具有优异的光热水蒸发效率。
[0004]由于生物炭的主要成分是碳分子，所以富含有机物的秸秆、粪便、食品加工废料、生活垃圾、污泥等均具有制备生物炭的潜力。目前，秸秆和食品加工废料多用作制备动物饲料，但是有一些生物资源中在富含碳元素的同时，还可能存在大量有油脂，比如食品加工废料，如果在饲料中大量添加，则容易产出高脂饲料，不利于动物的生长，所以需要寻求生物资源利用的新途径。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，食品加工废料来制备生物炭，扩大了生物炭的制备来源，且本专利技术制备出的多层结构
生物炭包。
[0006]本专利技术的目的是提供一种用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一，制备生物炭粉
[0008]将生物资源烘干，粉碎，加入碱液浸泡10
‑
16h，过滤，将滤渣烘干，置于惰性气氛的马弗炉中热裂解，冷却至室温，取出物料洗涤至中性，烘干，粉碎，获得生物炭粉；
[0009]步骤二，制备生物炭胶囊
[0010]分别称取以下重量份的原料：明胶50
‑
70份、吐温80 0.05
‑
0.1份、增塑剂1.5
‑
3份、纯化水50
‑
70份；
[0011]将称取的物料混合，加热至80
‑
90℃，使物料全部溶解，继续于真空、80
‑
90℃条件下持续搅拌，当溶液无气泡后，降温至50
‑
60℃，得到明胶溶液；
[0012]将生物炭粉作为内容物、明胶溶液作为胶囊壳原料，输入至胶囊机中，按常规方法制成粗胶囊；生物炭粉与明胶溶液的质量比为3:1
‑
4；
[0013]粗胶囊置于稀酸溶液中浸泡3
‑
5min，取出后水洗至中性，室温干燥，得到生物炭胶囊；
[0014]步骤三，制备生物炭包
[0015]将生物炭胶囊包覆于包装袋内，制成生物炭包。
[0016]优选的，上述用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，粗胶囊先固定于浸泡板上，所述浸泡板包括若干层叠设置的隔板，所有的隔板用至少一个紧固圈固定；然后将固定有粗胶囊的浸泡板置于稀酸溶液中浸泡，具体步骤如下：
[0017]将粗胶囊平铺于隔板上，所述隔板的上下表面均设有若干直径小于粗胶囊粒径的凹坑，粗胶囊夹接在相邻的隔板之间，所有的所述隔板用紧固圈固定，隔板及紧固圈采用耐酸材料制备，然后将粗胶囊连同所述隔板及所述紧固圈同时浸泡于稀酸溶液中，浸泡3
‑
5min，取出浸泡板，完成浸泡。
[0018]优选的，上述用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，凹坑的深度0.1
‑
0.5mm，直径0.1
‑
0.5mm。
[0019]优选的，上述用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，所述包装袋为多孔结构的包装袋。
[0020]优选的，上述用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，所述包装袋包括袋身和位于所述袋身内部的具有多个凹槽的内衬层，所述袋身的上表面为多孔结构，下表面具有多个凹陷。
[0021]优选的，上述用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，内衬层的数量为2
‑
5层。
[0022]优选的，上述用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，所述生物资源为农作物秸秆或者食品加工废料。
[0023]优选的，上述用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，所述碱液为3
‑
5mol/L浓度的氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液；所述稀酸溶液为0.01
‑
0.1mol/L浓度的盐酸溶液或者硫酸溶液。
[0024]优选的，上述用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，所述惰性气氛为氮气；马弗炉先按照10
‑
15℃/min的速度升温至500
‑
600℃，然后保温1.5
‑
2h完成裂解。
[0025]优选的，上述任一方法制备的多层结构生物炭包。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]1、本专利技术利用碱液处理生物资源中的油脂等杂质，使生物资源尤其是食品加工废料(比如骨头、动物内脏、果壳等)中的一些杂质溶于碱，且杂质溶解后，秸秆、食品加工废料等表面出现多孔隙，更易被裂解，可以加速其在马弗炉中的裂解速率，降低马弗炉的能耗。碱液处理后收集的滤液测定pH如果≥7则继续用于下一次浸泡处理，碱液每使用一次，下次再利用时浸泡时间增加一倍，可重复使用3次，达到资源的最大化利用。
[0028]2、本专利技术将生物炭粉作为内容物，明胶溶液作为胶囊壳原料，制成粗胶囊颗粒，并将粗胶囊置于稀酸溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，制备生物炭粉将生物资源烘干，粉碎，加入碱液浸泡10
‑
16h，过滤，将滤渣烘干，置于惰性气氛的马弗炉中热裂解，冷却至室温，取出物料洗涤至中性，烘干，粉碎，获得生物炭粉；步骤二，制备生物炭胶囊分别称取以下重量份的原料：明胶50
‑
70份、吐温80 0.05
‑
0.1份、增塑剂1.5
‑
3份、纯化水50
‑
70份；将称取的物料混合，加热至80
‑
90℃，使物料全部溶解，继续于真空、80
‑
90℃条件下持续搅拌，当溶液无气泡后，降温至50
‑
60℃，得到明胶溶液；将生物炭粉作为内容物、明胶溶液作为胶囊壳原料，输入至胶囊机中，按常规方法制成粗胶囊；生物炭粉与明胶溶液的质量比为3:1
‑
4；粗胶囊置于稀酸溶液中浸泡3
‑
5min，取出后水洗至中性，室温干燥，得到生物炭胶囊；步骤三，制备生物炭包将生物炭胶囊包覆于包装袋内，制成生物炭包。2.根据权利要求1所述的用生物资源制备多层结构生物炭包的方法，其特征在于，粗胶囊先固定于浸泡板上，所述浸泡板包括若干层叠设置的隔板(1)，所有的隔板(1)用至少一个紧固圈(2)固定；然后将固定有粗胶囊的浸泡板置于稀酸溶液中浸泡，具体步骤如下：将粗胶囊平铺于隔板(1)上，所述隔板(1)的上下表面均设有若干直径小于粗胶囊粒径的凹坑(11)，粗胶囊夹接在相邻的隔板(1)之间，所有的所述隔板(1)用紧固圈(2)固定，隔板(1)及紧固圈(2)采用耐酸材料制备，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱蕴兰，陈宏伟，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：