[發明專利]制備磁性生物炭復合材料的方法和系統

在審

• 申請號: 201711363407.0
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107913671A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 牛明杰;巴玉鑫;王惠惠;房凱;楊繼狀;劉春亞;肖磊;吳道洪
• 申請（專利權）人: 神霧科技集團股份有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 趙天月

1.一種制備磁性生物炭復合材料的方法，其特征在于，包括：

(1)將生物質原料進行熱解處理，以便得到高溫油氣和生物炭；

(2)利用水蒸氣對所述生物炭進行活化處理，以便得到活性生物炭；

(3)將所述活性生物炭進行破碎處理，以便得到活性生物炭粉末；

(4)配制含有三價鐵鹽和二價鐵鹽的混合溶液，并將所述活性生物炭粉末浸漬在所述混合溶液中；

(5)向步驟(4)所得混合物中加入堿液，以便發生沉淀反應生成四氧化三鐵并負載在所述活性生物炭粉末中；

(6)將步驟(5)所得產物進行過濾、清洗和烘干，以便獲得所述磁性生物炭復合材料。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括：

(7)將所述高溫油氣進行冷凝和分離處理，以便得到生物油、生物醋液和生物燃氣，并將所述生物燃氣作為熱源用于所述熱解處理和所述水蒸氣的制備。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物質原料的含水率不高于10重量％，所述活性生物炭粉末的平均粒徑為0.1-1.0mm。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述熱解處理的溫度為450-850攝氏度，所述熱解處理的時間為1-3小時，

任選地，所述熱解處理在無氧環境下進行。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述活化處理的溫度為600-1000攝氏度，所述活化處理的時間為20-160分鐘，

任選地，所述水蒸氣的流量為30-1800m³/(min·t)。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述二價鐵鹽為選自硫酸亞鐵、氯化亞鐵和硝酸亞鐵中的至少一種，所述三價鐵鹽為選自硫酸鐵、氯化鐵和硝酸鐵中的至少一種；

優選地，所述二價鐵鹽為氯化亞鐵，所述三價鐵鹽為氯化鐵；

任選地，所述混合溶液中二價鐵離子和三價鐵離子的摩爾比為0.5-2。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述活性生物炭粉末與所述混合溶液的質量比為1：(1-10)，

任選地，所述活性生物炭粉末在所述混合溶液中浸漬的時間為10-60分鐘。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中，所述堿液為氫氧化鈉溶液或者氨水，所述氨水的濃度為10-30％。

9.一種制備磁性生物炭復合材料的系統，其特征在于，包括：

熱解活化裝置，所述熱解活化裝置內具有輻射管，所述熱解活化裝置具有生物質原料入口、水蒸氣入口、高溫油氣出口和活性生物炭出口，所述熱解活化裝置適于先對所述生物質原料進行熱解處理，再進行活化處理；

破碎裝置，所述破碎裝置具有活性生物炭入口和活性生物炭粉末出口，所述活性生物炭入口與所述活性生物炭出口相連，所述破碎裝置適于對活性生物炭進行破碎處理，以便得到活性生物炭粉末；

負載裝置，所述負載裝置具有活性生物炭粉末入口、混合鐵鹽溶液入口，堿液入口和產物出口，所述活性生物炭粉末入口與所述活性生物炭粉末出口相連，所述負載裝置適于利用含有三價鐵鹽和二價鐵鹽的混合溶液對所述活性生物炭粉末進行浸漬，并在加入堿液后發生沉淀反應生成四氧化三鐵并負載在所述活性生物炭粉末中；

后處理單元，所述后處理單元包括相連的過濾裝置、清洗裝置和烘干裝置，所述過濾裝置與所述負載裝置的產物出口相連，所述烘干裝置具有磁性生物炭復合材料出口。

10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，進一步包括：

冷凝分離裝置，所述冷凝分離裝置具有高溫油氣入口、生物油出口、生物醋液出口和生物燃氣出口，所述高溫油氣入口和所述高溫油氣出口相連，所述生物燃氣出口分別與所述輻射管和水蒸氣供給裝置相連，以便將生物燃氣作為熱源用于所述熱解處理和所述水蒸氣的制備，

任選地，所述熱解活化裝置為熱解爐或旋轉床，優選旋轉床，

任選地，所述負載裝置為常壓反應罐。