[發(fā)明專利]一種生物碳的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201510403353.0 | 申請日： | 2015-07-11 |
| 公開（公告）號： | CN105130518A | 公開（公告）日： | 2015-12-09 |
| 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： | C05F11/00 | 分類號： | C05F11/00 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 239500 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 生物 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種生物碳的制備方法。
背景技術(shù)
最近，科學家將目光轉(zhuǎn)向生物碳，萌發(fā)了創(chuàng)造“技術(shù)土壤”的構(gòu)想，希望通過提高土壤固有的有機碳儲量，解決目前氣候變化、能源以及食品和水資源危機。
近年來，隨著全球氣候變化，溫室氣體排放，耕地土壤退化，人類生存的環(huán)境和空間日趨嚴峻，但是目前采取的措施大多是頭疼醫(yī)頭腳疼醫(yī)腳，自然生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)循環(huán)還是“卡殼”。
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。
我國糧食連續(xù)9年實現(xiàn)大豐收，而這背后則是秸稈的大豐收。據(jù)國家發(fā)改委的統(tǒng)計，目前我國農(nóng)作物秸稈可收集量約為7億噸。每到收獲季節(jié)，作物秸稈堆積如山。
如果將這些秸稈、食用菌渣還田，無疑是增加土壤輸入、遏制土壤退化、改善耕地質(zhì)量的有效措施。但是，由于我國現(xiàn)行的土地政策將生產(chǎn)單元分割的過小，不利于秸稈還田機械的使用。迥異的氣候條件也使秸稈還田適用范圍受到限制，致使目前我國秸稈還田量還不到1/3，被燒掉或廢棄的量卻超過50%。焚燒秸稈排放的大量溫室氣體和煙塵，導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降、誘發(fā)城市陰霾、影響航班起降等一系列環(huán)境問題。
但是現(xiàn)在生物碳加工時，碳化率不高，往往在40%以下，同時，現(xiàn)有技術(shù)的碳化溫度較高，能量損耗較大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生物碳的加工方法，通過對工藝的改進，可以降低碳化處理的溫度。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種生物碳的制備方法，包括以下步驟：
（1）、取植物秸稈破碎成粉末，將植物秸稈粉末在25-32℃下密封發(fā)酵2-3天，然后使用質(zhì)量分數(shù)2-4%的醋酸銨水溶液在常溫下浸泡25-40min，壓去植物秸稈粉末中的水分，然后使用草酸、硝酸鈉、單寧酸、水按重量比5:0.4:2:3比例配制的混合液蒸煮，蒸煮溫度為116-138℃，蒸煮時間為25-40min，過濾，得到濾液和濾渣；
（2）、將濾渣使用清水洗滌，洗去秸稈粉末表面的浮酸；
（3）、將濾液進行蒸煮，去除里面的酸液及水分，將蒸煮得到的固體剩余物使用清水洗滌，再次進行蒸煮，將得到的固體物與步驟（2）得到的濾渣合并，烘干；
（4）、將步驟（3）得到的固體物與碳粉按重量比100:1-3混合均勻，在氮氣保護下使用石英管在320-360℃下進行高溫處理，處理時間為10-15min，在升溫過程中，溫度升至280℃后，升溫幅度為3℃/min；
（5）、將上述處理好的原料與活性炭按重量比60:2的比例混合均勻，繼續(xù)升溫至380-420℃進行碳化處理，并不斷向石英管中鼓入氮氣，使氮氣在石英管內(nèi)循環(huán)，制成生物碳。
步驟（5）中，在碳化處理3-5min后，使用擠壓機對原料進行擠壓，壓強為2-3.5MPa，將原料壓成塊狀。
在步驟（4）處理完成后，使用質(zhì)量分數(shù)為0.5%的KMnO4溶液將原料浸泡并使用超聲波震蕩15min，然后使用質(zhì)量分數(shù)2%的醋酸鉀溶液浸泡20min，在氮氣保護下烘干。
一種使用上述方法生產(chǎn)的生物碳。
本法明中的植物秸稈為樹枝、大豆秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈、稻草中的一種或者多種以任意比例混合。使用單獨的大豆秸稈碳化效果更好。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過在碳化處理前，將植物秸稈進行處理，使纖維素進行分離活化，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行混合，可以提升碳化的效率，降低碳化溫度，還可以提升生物碳的空隙率；在碳化過程中向石英管中鼓入氮氣，可以使熱量循環(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到64.5%以上，同時使用本發(fā)明的方法可以降低加工過程中的能耗10%左右。
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