[發(fā)明專利]一種生物質(zhì)熱解制備磁性活性炭及富含合成氣氣體的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710505751.2
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107215869A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董慶;李相前;王朝宇;楊榮玲;羅洪鎮(zhèn);張金峰;周佳;時號;羅楚平;畢艷紅;趙祥杰;齊波
• 申請（專利權(quán)）人: 淮陰工學(xué)院
• 主分類號: C01B32/318
• 分類號: C01B32/318;B01J20/02;B01J20/20;B01J20/28;C10B53/02;C10B57/06;H01F1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 陸濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)熱解技術(shù)，尤其涉及一種生物質(zhì)熱解制備磁性活性炭及富含合成氣氣體的方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)化石能源的過度開采及使用，使得能源匱乏及環(huán)境污染等問題日益嚴重。開發(fā)和尋找新的可替代能源已成為人類社會亟待解決的重大問題之一。生物質(zhì)能因具有儲量豐富、低污染性及可再生性等特點，被認為是未來最重要的一種可替代能源。

熱解是生物質(zhì)利用的重要途徑之一。熱解可同時獲得氣、液和固態(tài)多種熱解產(chǎn)物。目前對于生物質(zhì)熱解技術(shù)的研究及應(yīng)用都主要以單一產(chǎn)品為主，如何實現(xiàn)多種高附加值的熱解產(chǎn)物生產(chǎn)以實現(xiàn)轉(zhuǎn)化過程的經(jīng)濟最大化，是當前熱解技術(shù)亟需解決的問題。

通過賦磁得到的磁性活性炭具有磁性和吸附性，不僅可以用來凈化水體，且可以采用磁分離技術(shù)分離回收，是一種理想的物理吸附劑。

目前，以生物質(zhì)為原料通過熱解炭化工藝制取磁性活性炭是生物質(zhì)熱解領(lǐng)域的研究熱點之一。申請?zhí)?01310281826.5發(fā)明專利中，采用生物質(zhì)與事先制備好的磁流體混合，然后在保護氛圍下進行碳化活化的方法制備了磁性活性炭，但此工藝需要事先制備磁流體，而且容易造成磁性介質(zhì)脫落,材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,活性炭吸附能力降低等問題。申請?zhí)?01410128911.2發(fā)明專利中，以農(nóng)業(yè)生物質(zhì)為原料，采用三價鐵離子與生物質(zhì)超聲共混的負載工藝、堿沉淀以及低溫水熱碳化賦磁工藝,獲得具有磁性的生物碳吸附材料，此方法制備的材料磁性穩(wěn)定,吸附性能強,易于分離，但在制備過程中需要對磁性前軀體溶液進行堿化處理，而且碳化后需要進行洗滌處理，碳化時間也相對較長。申請?zhí)枮?00910080168.7以及申請?zhí)枮?01310705320.2的發(fā)明專利中，以廢棄生物質(zhì)為原料經(jīng)過一系列處理工藝制備而成了鐵基磁性活性炭，兩種方法實現(xiàn)了生物質(zhì)碳化、活化、磁性賦予的一步完成，但在制備過程中需要磁性前軀體與氯化鋅溶液混合，制備過程相對繁瑣。申請?zhí)枮?01410350570.3發(fā)明專利中，以藍藻為原料，以氯化鐵為磁性前軀體，經(jīng)過高溫碳化工藝制備了鐵基磁性活性炭，此方法操作簡單易行，但碳化過程中使用常規(guī)電加熱為熱源，而且藍藻碳化過程產(chǎn)生的其他熱解產(chǎn)物并未涉及，熱解產(chǎn)物綜合利用效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是基于現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，本發(fā)明提出一種生物質(zhì)熱解制備磁性活性炭及富含合成氣氣體的方法，可以同時得到高品質(zhì)鐵基磁性活性炭和富含合成氣的熱解氣體，提高了生物質(zhì)熱解產(chǎn)物的綜合利用效率，為生物質(zhì)資源的高值化利用提供了一種新途徑。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種生物質(zhì)熱解制備磁性活性炭及富含合成氣氣體的方法，其特征在于：包括下述步驟，

(1)以生物質(zhì)為原料并將其粉碎成顆粒狀，過篩后獲得生物質(zhì)顆粒；

(2)去除生物質(zhì)顆粒表面的雜質(zhì)；

(3)將獲得的生物質(zhì)顆粒浸沒于氯化鐵溶液中處理后進行干燥；

(4)將干燥的生物質(zhì)顆粒通過微波在保護氣的氣氛下進行熱解，熱解得到的揮發(fā)份在載氣作用下穿過裝有CaO的催化裂解反應(yīng)器，從而得到鐵基磁性活性炭以及含有合成氣的氣體。

其中，所述的步驟(1)獲得的生物質(zhì)顆粒的粒徑為20目～40目。

所述的步驟(2)用超純水清洗生物質(zhì)顆粒若干次進行表面雜質(zhì)的去除。

所述的步驟(3)中氯化鐵溶液的氯化鐵的質(zhì)量濃度為0.5％～2％；生物質(zhì)顆粒在氯化鐵溶液中浸沒處理12h以上；在50℃～60℃的溫度環(huán)境進行干燥，直至生物質(zhì)顆粒的含水率為10％以下。

所述的步驟(4)中微波的頻率為2.45GHz；微波的輻照功率為800W以上，微波的輻照功率與原料的質(zhì)量比為16W/g以上，微博熱解的時間為10min～30min；保護氣為氮氣、氦氣或氬氣，保護氣的載氣流量為0.1m³/min～0.2m³/min；裝有CaO的催化裂解反應(yīng)器直徑為3cm，CaO催化劑的床層高度為2cm，裂解反應(yīng)器溫度為900℃。