[發(fā)明專利]一種薰衣草精油蒸餾廢渣資源化利用方法及多孔生物炭的制備

在審

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• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111569828A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆秀玲;宿新泰;劉天寶;安瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 伊犁師范大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/22
• 代理公司: 北京元本知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 王紅霞

本發(fā)明公開了一種薰衣草精油蒸餾廢渣資源化利用方法及多孔生物炭的制備，涉及固體廢物資源化領(lǐng)域，包括在厭氧條件下對加入了α?Al₂O₃模板和堿性活化劑的薰衣草精油蒸餾廢渣進行高溫活化，分別收集尾氣和活化后的混合物；洗滌所述活化后的混合物，過濾得到分級孔生物炭和濾液，濾液繼續(xù)用于洗滌；冷凝所述尾氣后，得到焦油，其他氣體進行無害化處理，利用薰衣草精油蒸餾廢渣制得的多孔生物炭產(chǎn)量達40％以上，對六價鉻的吸附量均大于420mg/g以上，而且工藝步驟少，制備方法簡單、成本低、制得的分級生物炭結(jié)構(gòu)規(guī)則可控，且具有較好的含氧酸根的吸附性能，不僅解決了薰衣草精油生產(chǎn)存在的廢渣難以及時處理的問題，而且濟社會效益顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體廢物資源化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種薰衣草精油蒸餾廢渣資源化利用以及制備生物炭的方法。

技術(shù)背景

薰衣草原產(chǎn)于地中海沿岸，我國于20世紀60年代從國外引種。目前，新疆地區(qū)已發(fā)展成為我國重要的薰衣草種植基地，種植面積占全國薰衣草種植面積的95％以上，與法國的普羅旺斯、日本北海道的富良野并稱為世界三大薰衣草基地，被農(nóng)業(yè)部命名為“中國薰衣草之鄉(xiāng)”。薰衣草作為一種天然香料植物，近年來因為其良好的商業(yè)價值，已受到國內(nèi)外許多專家學者的關(guān)注和研究。我國每年的薰衣草精油年產(chǎn)量已超過10萬公斤，而薰衣草精油只占薰衣草干花含量的1.5％左右。在薰衣草精油的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生了大量的薰衣草殘渣都作為廢料處理，這不僅造成了資源浪費，也對環(huán)境構(gòu)成了潛在隱患。

一般而言，提取精油產(chǎn)生的廢渣可利用垃圾或土壤中存在的細菌、酵母菌、真菌和放線菌等微生物，降解(消化)有機物腐殖質(zhì)用作肥料并用來改良土壤。云南德宏縣企業(yè)提煉核桃精油后產(chǎn)生的廢渣作為肥料，但由于伊犁氣候干燥，水分流失快，不利于細菌、酵母菌、真菌和放線菌等微生物的存活，導致薰衣草廢渣用作肥料的處理路徑需要耗費大量的水，成本高經(jīng)濟效益低。處理廢渣的經(jīng)濟效益不夠也是精油生產(chǎn)廠家的共病。導致精油提取后的廢渣無處用，無人用。生活在伊犁的薰衣草基地的農(nóng)戶需要花錢雇人來處理廢渣，給生產(chǎn)生活帶來困難。

盡管幾乎所有生物質(zhì)都可以轉(zhuǎn)化為生物炭，但由于原料和工藝不同，生物炭性能存在很大差異。例如Azargohar R等公開的Effects of temperature on thephysicochemical characteristics of fast pyrolysis bio-chars derived fromCanadian waste biomass發(fā)現(xiàn)隨著熱解溫度的升高，生物炭的碳含量明顯增加，且生物炭的pH值逐漸降低。再例如，Brewer等公開的Characterization of Biochar from fastpyrolysis and gasification systems發(fā)現(xiàn)汽化熱解與快速熱解過程較為類似。氣化熱解法制得的主要產(chǎn)品上氣體，與慢速熱解過程相比，聲污染產(chǎn)率相對較低；再例如曾淦寧等公開的“銅藻基生物炭的水熱制備及性能表征”和“高比表面積銅藻基活性炭的制備及工藝優(yōu)化”發(fā)現(xiàn)水熱炭化制備生物炭的最佳工藝條件為反應時間2h、反應溫度180℃、酮藻與溶劑用量比為10.4/40.0。在此條件下得到的碳回收率為65.0％，生物炭收率為51.4％。通過該方法制得的生物炭親水性更強，且表面具有更為豐富的含氧、含氮官能團，灰分含量較低。再例如，牛糞生物炭對Pb²⁺最大吸附量可達約140.9mg/g，亞麻纖維束生物炭對Pb²⁺的吸附量可達147mg/g，松木炭對Pb²⁺的吸附量可達279.7mg/g。掃描電鏡(SEM)結(jié)果表明：植物類生物炭表面有明顯孔隙結(jié)構(gòu)，褐煤生物炭和污泥生物炭表面并無明顯的孔隙結(jié)構(gòu)。生物炭的應用和功能取決于它們的物理化學性質(zhì)(例如元素組成、表面電荷和表面積)，原料對生物炭的吸附性能影響大。

發(fā)明內(nèi)容