一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法技术

本发明专利技术公开了一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法，该方法包括：（1）将纤维素类废弃生物质进行破碎，采用酸预处理后，经过滤洗涤，回收滤液及洗涤液；（2）将预处理后的纤维素类废弃生物质转移至水热反应釜中，加入催化剂进行密闭水热反应；（3）将水热反应后的产物进行固液分离，分别对固体产物及液体产物进行腐殖质回收。本发明专利技术基于纤维素类废弃生物质水热特点，首先采用酸预处理，然后在水热过程中添加催化剂，在相对较低的成本下，提高腐殖质产率，工艺简单、反应迅速，为纤维素类废弃生物质提供一种可行的资源化利用方法。物质提供一种可行的资源化利用方法。物质提供一种可行的资源化利用方法。

【技术实现步骤摘要】
一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法


[0001]本专利技术涉及废弃生物质资源化领域，具体涉及到一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法。

技术介绍

[0002]我国作为农业大国，农业废弃生物质产量大，主要包括纤维素含量较高的稻草、秸秆等。传统的处理方式包括焚烧、填埋等，易造成二次污染，增加环境压力，且资源浪费严重。据报道，纤维素是自然条件下腐殖质形成的重要物质。腐殖质作为土壤有机质的主要部分，含有植物生长所需要的元素，可以改善退化土壤的质量，增加土壤肥力。但自然条件下腐殖质的形成过程复杂，且纤维素不易降解，导致腐殖质形成过程缓慢。因此对纤维素废弃生物质的高效降解及资源利用是亟待解决的问题。
[0003]通过水热反应模拟并强化腐殖质自然形成条件及过程用于人工合成腐殖质，近年来受到研究者的关注。水热腐殖化被认为是模拟自然腐殖化的较为温和的化学反应过程，腐殖质的生成时间可以缩短至几小时甚至几十分钟。利用水热腐殖化技术将有机废弃生物质资源化制备高附加值的腐殖质已成为一种新的资源化方式。然而水热腐殖化的方法，腐殖质产量不高，腐殖化率（胡敏酸/富里酸）较低，对土壤的改良效果有限。为此，需强化水热过程纤维素类生物质的腐殖化转化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化，首先采用酸预处理，然后在水热过程中添加催化剂，在相对较低的成本下，提高腐殖质产量及产率，使纤维素类废弃生物质得到有效的资源化利用为了实现以上目的，提出以下解决方案：一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法，包括以下步骤：步骤1）：将纤维素类废弃生物质进行破碎，采用酸预处理后，经过滤洗涤，回收滤液及洗涤液；步骤2）：将预处理后的纤维素类废弃生物质转移至水热反应釜中，加入催化剂进行密闭水热反应；步骤3）：将水热反应后的产物进行固液分离，分别对固体产物及液体产物进行腐殖质回收。
[0005]优选的是：本专利技术步骤 1）中，纤维素类废弃生物质主要包括农业固体废弃生物质，如小麦、水稻、玉米秸秆等，也包括废弃木材制成的木屑。
[0006]优选的是：本专利技术步骤1）中，破碎处理，采用破碎机打碎等方法将生物质破碎为直径0.1
‑
5cm的细碎物；预处理酸为硫酸或硝酸浸泡，生物质含水率为60
‑
80%，浸泡液的pH为2
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5，浸泡时间为4
‑
15 h，浸泡后，将废弃生物质过滤，并将生物质经自来水洗涤至洗涤液为中性，将滤液及洗涤液回收，用于下一批生物质酸化预处理。
[0007]优选的是：本专利技术步骤2）中，纤维素废弃生物质加入适量自来水，含水率为60
‑
80%，物料体积占反应釜体积的50
‑
65%。
[0008]优选的是：本专利技术步骤2）中，催化剂为FeCl3，MnCl2的一种或者混合使用。当选用其中一种或二者混合投加时，FeCl3投量为10
‑
250 mg Fe/g（干生物质），MnCl2投量为10
‑
150 mg Mn/g（干生物质），二者混合使用时，FeCl3及MnCl2的摩尔比为 1:0.1
‑
0.1:10。
[0009]优选的是：本专利技术步骤2）中，水热反应釜为耐温、耐压及耐腐蚀的密闭反应器，内部设有防腐衬层，水热反应温度为 160
‑
260℃，水热反应时间为 2
‑
12 h。
[0010]优选的是：本专利技术步骤3）中，水热固液产物采用离心或过滤的方式分离，液体用于腐殖酸提取，固相产物用自来水洗涤至洗涤液至中性，干燥后作为腐殖质产品，可作为土壤改良应用。
[0011]优选的是：本专利技术步骤3）中，水热液可直接作为液体肥使用，也可通过酸析进行腐殖质回收。
[0012]优选的是：本专利技术步骤3）中，腐殖质回收过程包括：将液相产物采用无机酸调节至pH为1
‑
2，使得腐殖酸沉淀，通过固液分离，得到腐殖酸和废液，废液作为废水处理。
[0013]本专利技术提供了一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法，根据纤维素废弃生物质的特点，结合酸预处理和催化剂水热的方法，在短时间得到高含腐殖质的固相产物，和可以作为液体肥使用的腐殖产品，也可通过酸析进行水热液的腐殖质回收。由此，采用此方法处理维素类废弃生物质所得的固体和液体产物都可以得到有效的利用。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：1、本专利技术强化方法中的纤维素类废弃生物质廉价易得，操作成本低，易于推广应用。
[0015]2、本专利技术强化方法中的纤维素类废弃生物质在水热过程中使用催化剂，可以加速纤维素的水解，促进腐殖质的转化，为水热产物作为肥料提供有利条件。
[0016]3、本专利技术的强化方法操作简单，具有耗时短、腐殖化率高、生产过程清洁环保等优势。
附图说明
[0017]图1为一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法的工艺示意图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]如图1所示，一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法，包括以下步骤：步骤1）：将纤维素类废弃生物质进行破碎，采用酸预处理后，经过滤洗涤，回收滤液及洗涤液；步骤2）：将预处理后的纤维素类废弃生物质转移至水热反应釜中，加入催化剂进行密闭水热反应；
步骤3）：将水热反应后的产物进行固液分离，分别对固体产物及液体产物进行腐殖质回收。
[0020]本专利技术步骤 1）中，纤维素类废弃生物质主要包括农业固体废弃生物质，如小麦、水稻、玉米秸秆等，也包括废弃生物质木材制成的木屑。纤维素类废弃生物质采用破碎机打碎等方法将生物质破碎为直径0.1
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5cm的细碎物，用硫酸或硝酸浸泡，含水率为60
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80%，浸泡液的pH为2
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5，浸泡时间为4
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15 h，浸泡后，将废弃生物质过滤，并将生物质经自来水洗涤至洗涤液为中性，将滤液及洗涤液回收，用于下一批生物质酸化预处理。
[0021]本专利技术步骤 2）中，纤维素类废弃生物质加入适量自来水，含水率为60
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80%，物料体积占反应釜体积的50
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65%。催化剂为FeCl3，MnCl2的一种或者混合使用。当选用其中一种或二者混合投加时，FeCl3投量为10
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250 mg Fe/g（干生物质），MnCl2投量为10
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150 mg Mn/g（干生物质），二者混合使用时，FeCl3及MnCl2的摩尔比为 1:0.1
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0.1:10。水热反应釜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）：将纤维素类废弃生物质进行破碎，采用酸预处理后，经过滤洗涤，回收滤液及洗涤液再利用；步骤2）：将预处理后的纤维素类废弃生物质转移至水热反应釜中，加入催化剂进行密闭水热反应；步骤3）：将水热反应后的产物进行固液分离，分别对固体产物及液体产物进行腐殖质回收。2.根据权利要求1所述的一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法，其特征在于，上述步骤1）中纤维素类废弃生物质包括农业固体废弃生物质，为小麦、水稻、玉米秸秆、废弃木材制成的木屑中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法，其特征在于，上述步骤1）中的破碎处理，采用破碎机打碎的方法将生物质破碎为直径0.1
‑
5cm的细碎物；预处理所用的酸为硫酸或硝酸，对生物质进行浸泡预处理，生物质含水率为60
‑
80%，经酸调节浸泡液的pH为2
‑
5，浸泡时间为4
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15 h，浸泡后，将废弃生物质过滤，并将生物质经自来水洗涤至洗涤液为中性，将滤液及洗涤液回收，用于下一批生物质酸化预处理。4.根据权利要求1所述的一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法，其特征在于，所述步骤2）的纤维素类废弃生物质加入适量自来水后的含水率为60
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80%，物料体积占反应釜体积的50
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65%。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈红，于鑫，于露滢，王秀兰，王凯，叶沁辉，曾可佳，郑凯远，薛罡，钱雅洁，李响，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：