[發明專利]一種木糠生物炭的制備方法以及木糠生物炭、用途

在審

• 申請號: 201710578824.0
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107161998A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 韋卓林
• 申請（專利權）人: 韋卓林
• 主分類號: C01B32/348
• 分類號: C01B32/348;C04B14/02;B01D49/00;B01D53/02;B01J20/20;C02F1/28
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙)11357
• 代理人: 魏忠暉

技術領域

本發明涉及生物炭制造技術領域。更具體地說，本發明涉及一種木糠生物炭的制備方法以及木糠生物炭、用途。

背景技術

生物炭指在缺氧的條件下把生物質進行高溫處理，生物質中的油和氣燃燒掉，剩下的就是生物炭。生物炭幾乎是純碳，埋到地下后可以有幾百至上千年不會消失，等于把碳封存進了土壤，有助于減緩全球變暖，目前，全世界范圍內引發了對生物炭的廣泛興趣。有不少科學家認為，用生物炭捕捉碳元素相當穩定，能將碳元素“鎖”在地下數百年，并讓土壤變得更肥沃；另外還可以減少二氧化氮和甲烷等溫室氣體的排放。生物炭幾乎是純碳，埋到地下后可以有幾百至上千年不會消失，等于把碳封存進了土壤。生物炭富含微孔，不但可以補充土壤的有機物含量，還可以有效地保存水分和養料，提高土壤肥力。事實上，之所以肥沃的土壤大都呈現黑色，就是因為含碳量高的緣故。

英國環保大師詹姆斯·拉夫洛克稱，生物炭是減輕災難性氣候變化的唯一希望。研究人員也表示，生物炭也能提高農業生產率，減少對碳密集肥料的需求。木炭碎料的孔洞結構十分容易聚集營養物質和有益微生物，從而使土壤變得肥沃，利于植物生長，實現增產的同時讓農業更具持續性。更妙的是，它把碳鎖定在生物群內，而非讓它排放到空氣中。

發明內容

本發明的目的是解決上述問題，提供一種提高木糠轉化成生物炭的轉化率以及效率的木糠生物炭的制備方法，本發明的制備方法采用木糠作為生物炭的主要原料，采用碳酸氫鈉溶液浸漬后進行無氧高溫熱解反應，碳酸氫鈉通過浸漬附著在木糠表面在高溫下分解產生二氧化碳，增大了木糠的熱接觸面，顯著縮短木糠熱分解的時間，提高生物炭的生產效率，以及木糠轉化率。

本發明提供的技術方案為：

一種木糠生物炭的制備方法，包括：

步驟一、將木糠干燥后粉碎過60目篩子，得到木糠粉；

步驟二、將木糠粉與質量分數為10-30％碳酸氫鈉溶液按重量比1-5∶10混合，浸漬1-2小時后，將水分干燥得到木糠粉混合物；

步驟三、將木糠粉混合物放置于密封的燒結爐，通入氮氣在無氧的條件下，將燒結爐溫度升到600-800℃，熱分解1-2小時后，冷卻至室溫，得到所述木糠生物炭。

優選的是，還包括：冷卻至室溫后得到的固體，經過濃度為質量分數20-40％硝酸浸漬1-2小時后，過濾后往固體中加入硝酸錳溶液、硝酸鑭溶液、硝酸鋅溶液、硝酸銨溶液，浸漬1-2小時后，置于球磨機中球磨1-2小時后，在溫度為40-60℃干燥將水分干燥，再放置于密封的燒結爐，通入氮氣在無氧的條件下，將燒結爐溫度升到700-900℃，熱分解2-4小時后，再冷卻至室溫得到所述木糠生物炭。

優選的是，所述硝酸錳溶液濃度為質量分數3-8％，所述硝酸鑭溶液濃度為質量分數1-5％，所述硝酸鋅溶液濃度為質量分數8-15％，所述硝酸銨溶液濃度為質量分數10-20％，所述硝酸錳溶液、硝酸鑭溶液、硝酸鋅溶液、硝酸銨溶液添加的量均與冷卻至室溫后得到的固體等重。

優選的是，經過球磨機球磨1-2小時后過100目篩子的球磨混合液，將不能過篩子的固體加入去離子水重新球磨至能過篩為止，最后將所得的球磨混合液在球磨機中球磨混合20分鐘，結束球磨。

本發明還提供一種采用所述的木糠生物炭的制備方法制備的木糠生物炭。

本發明還提供一種所述的木糠生物炭的用途，應用于涂料中，起到凈化空氣吸附空氣中粉塵以及甲醛作用，木糠生物炭在涂料中的含量為10-20g/L。

本發明還提供一種所述的木糠生物炭的用途，應用于凈化水體吸附水中浮油，可直接添加至水中添加量0.1-0.3g/L，也可制成過濾層或過濾器進行吸附。

本發明至少包括以下有益效果：

第一、本發明的制備方法采用木糠作為生物炭的主要原料，采用碳酸氫鈉溶液浸漬后進行無氧高溫熱解反應，碳酸氫鈉通過浸漬附著在木糠表面在高溫下分解產生二氧化碳，增大了木糠的熱接觸面，顯著縮短木糠熱分解的時間，提高生物炭的生產效率，以及木糠轉化率；

第二、通過添加的碳酸氫鈉浸漬的作用，在經過高溫分解后能顯著增加生物炭的孔隙度，使得生物炭的孔隙均勻，增大生物炭比表面積，從而顯著增強生物炭的吸附能力；

第三、本發明的制備方法優選的，還采用硝酸錳溶液、硝酸鑭溶液、硝酸鋅溶液、硝酸銨進行浸漬，無氧燒結后，使得生物炭表面附著錳、鑭、鋅元素，提高生物炭的活性，使得生物炭對于凈化空氣中的粉塵以及甲醛具有顯著的吸附作用，對污水中浮油的吸附顯著增強，并且對于甲醛還具有分解能力；