[發(fā)明專利]一種使用玉米秸稈生產(chǎn)生物碳的方法

在審

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• 申請日: 2015-07-11
• 公開（公告）號: CN104998616A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王培武
• 申請（專利權(quán)）人: 全椒盛源生物質(zhì)能源有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種使用玉米秸稈生產(chǎn)生物碳的方法。

背景技術(shù)

生物碳不僅可以大幅提高土壤肥力，在貧瘠的土壤上培育出肥沃的高碳庫土壤，最直接的效應(yīng)就是明顯提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)，還可以間接地減少化肥、農(nóng)藥等化學(xué)品的施用量。最關(guān)鍵是把碳有效地吸附固化在生物碳中間，減少了溫室氣體的排放，以及對石油制品的依賴。目前已知一噸生物質(zhì)可以固定0.726噸二氧化碳。

但是現(xiàn)在生物碳加工時，碳化率不高，往往在40%以下，同時，而且秸稈碳化后的生物碳較松散，不方便使用，若是加工成型后進(jìn)行擠壓，會進(jìn)一步導(dǎo)致碳碎裂，穩(wěn)定性不高，現(xiàn)有方法制備的生物碳的空隙率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種使用玉米秸稈生產(chǎn)生物碳的方法，提升了活性炭的空隙率，提升了吸附性能。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種使用玉米秸稈生產(chǎn)生物碳的方法，包括以下步驟：

（1）、將玉米秸稈破碎成80目的粉末，將玉米秸稈加水使其含水量為50-60%，密封發(fā)酵2-3天；

（2）、將步驟（1）發(fā)酵好的玉米秸稈使用清水洗滌，然后使用壓濾機(jī)壓去其中的水分，將秸稈粉使用單寧酸、甲酸、水按重量比4:10:10的比例配制的酸液在55-60℃下浸泡，浸泡過程中不斷進(jìn)行攪拌；

（3）、將浸泡后的秸稈粉末使用壓濾機(jī)壓濾，去除多于的酸液，然后將秸稈粉末使用清水清洗，使用壓濾機(jī)壓出水分，將上述壓出的酸液與水分合并蒸煮，得到固體物，將固體物與秸稈粉末混合，得到混合粉；

（4）、將混合粉在氮?dú)獗Ｗo(hù)下烘干，然后與甲硅烷按重量比60:1進(jìn)行混合，混合后將混合粉在氮?dú)獗Ｗo(hù)下500℃進(jìn)行碳化處理，在加熱過程中，在加熱至320℃后，升溫幅度調(diào)整為1.5℃/min。

在碳化處理過程中，使用擠壓機(jī)對原料進(jìn)行擠壓，擠壓時對原料的擠壓的壓強(qiáng)為1-3MPa，在處理時擠壓的壓強(qiáng)逐漸增大，壓強(qiáng)增幅為0.2MPa/min。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過在碳化處理前，將植物秸稈進(jìn)行發(fā)酵處理，然后使用混合酸液進(jìn)行浸泡處理，使纖維素、木質(zhì)素等進(jìn)行分離活化，使植物纖維間的空隙增大，同時將植物秸稈中的低聚的糖類分離后再進(jìn)行混合，可以提升碳化的效率，還可以提升生物碳的空隙率；在碳化過程中鼓入氮?dú)猓梢允篃崃垦h(huán)，并且使植物秸稈受熱更均勻，熱量利用率更高。在加熱及碳化處理時，加入少量的碳粉，可以提升秸稈碳化的速度，有利于更成分的均勻分散，使用本發(fā)明的方法生產(chǎn)生物碳植物秸稈的碳化率可達(dá)到62%以上，同時使用本發(fā)明的方法制備的生物碳的比表面積為1920m²／克，相對于常規(guī)活性炭提升25%以上。而且空隙中微孔的比例達(dá)到92%以上，吸附效果明顯提升。

在碳化時加入甲硅烷，甲硅烷在高溫下分解，產(chǎn)生氣體，使產(chǎn)出的生物碳空隙率更高。同時，在生物碳中殘留少量的硅，提高生物碳的強(qiáng)度。而且在堿性溶液中大大提升生物碳的吸附性能，對多種重金屬離子吸附率達(dá)到95%以上，而且使有機(jī)碳在高溫處理后可以重復(fù)利用。

使用本發(fā)明的方法進(jìn)行擠壓生產(chǎn)的生物碳為塊狀，在碳化處理進(jìn)行幾分鐘后進(jìn)行擠壓，既不會減緩碳化的速度，又可以使擠壓后的生物碳穩(wěn)定性相對于生物碳制成后更高，不松散，而且經(jīng)過此方法處理的生物碳具有很高的吸附性能。

具體實施方式

實施例1

一種使用玉米秸稈生產(chǎn)生物碳的方法，包括以下步驟：

（1）、將玉米秸稈破碎成80目的粉末，將玉米秸稈加水使其含水量為50-60%，密封發(fā)酵2-3天；

（2）、將步驟（1）發(fā)酵好的玉米秸稈使用清水洗滌，然后使用壓濾機(jī)壓去其中的水分，將秸稈粉使用單寧酸、甲酸、水按重量比4:10:10的比例配制的酸液在55-60℃下浸泡，浸泡過程中不斷進(jìn)行攪拌；使用此配制的酸液進(jìn)行處理，其處理后的秸稈的碳化率明顯提升，而且處理后制得的生物碳的空隙率更高，此配比主要針對玉米秸稈，效果相對于其他秸稈效果更好，可以提升空隙中微孔的比例。

（3）、將浸泡后的秸稈粉末使用壓濾機(jī)壓濾，去除多于的酸液，然后將秸稈粉末使用清水清洗，使用壓濾機(jī)壓出水分，將上述壓出的酸液與水分合并蒸煮，得到固體物，將固體物與秸稈粉末混合，得到混合粉；

（4）、將混合粉在氮?dú)獗Ｗo(hù)下烘干，然后與甲硅烷按重量比60:1進(jìn)行混合，混合后將混合粉在氮?dú)獗Ｗo(hù)下500℃進(jìn)行碳化處理，在加熱過程中，在加熱至320℃后，升溫幅度調(diào)整為1.5℃/min。

實施例2