[發明專利]一種堅果廢棄物的處理應用方法

在審

• 申請號: 202110316041.1
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113117677A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 卜權;曹夢杰;陳偉;甘鵬建;毛罕平
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J35/10;B01J37/08;B01J37/00;B01J37/02;B01J37/03;C10L1/02
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本發明屬于農林廢棄生物質能源化技術領域，具體涉及一種堅果廢棄物的處理應用方法。本發明通過收集堅果廢棄物熱解的產物之一生物炭來制備生物炭催化劑，接著利用沉淀法將廉價過渡金屬負載到生物炭上制成改性生物炭催化劑。接著返回應用于該堅果廢棄物的催化熱解反應，反應生成高品質生物油和生物炭，該生物炭經過改性處理又可作為該堅果廢棄物催化熱解反應的催化劑，這樣形成一個循環往復使用的閉環。這種催化劑制備材料、轉化產物循環往復使用的方式體現了堅果廢棄物的高值化全質化利用。

技術領域

本發明屬于農林廢棄生物質能源化、資源化利用和化學工程的技術領域，具體涉及一種堅果廢棄物的處理應用方法。

背景技術

能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎。縱觀人類社會發展的歷史，人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。近年來風能、核能、太陽能等可再生能源受到了人們的關注，其中生物質(如堅果廢棄物)是最重要的可再生資源之一。這些能量存儲在自然界中的植物體內，植物通過光合作用以生物質為媒介把太陽能儲存在體內，而這些生物質原料的產量每年可達上億萬噸。根據相關計算，地球上的所有植物通過光合作用生成的生物質所含能量是二十世紀九十年代初期全世界總能耗的3-8倍。而這些生物質(如堅果廢棄物)如果用于催化熱解制備液體燃料反應可以大大緩解能源危機和環境問題，但目前還是存在很多問題，比如熱解得到的生物油中含有大量的含氧化合物，酸類酚類等，造成生物油熱值低，化學性質不穩定等問題。現有研究一般都是通過高壓氫氣及貴金屬催化劑來催化升級所獲得的生物油，但相對于提質的程度，成本比較高。

碳基催化劑相比較于其他催化劑具有比表面積大、孔道結構發達、來源廣泛、價格低廉、耐酸堿等優勢，進一步的，可以通過對碳基催化劑進行廉價過渡金屬修飾來提高其活性。本發明專利針對堅果廢棄物熱解生物油中木質素衍生的酚類物質、纖維素及半纖維素熱解聚產生的糖類等含氧化合物等的催化改性提質反應條件苛刻、成本高等方面的不足，以堅果廢棄物熱解產生的生物炭為碳前體，廉價過渡金屬為修飾負載于碳前體之上，引入新的活性點位，調控碳基催化劑的活性，接著再應用于該堅果廢棄物的催化熱解反應當中，而后又可以生成生物炭，再通過改性處理制備成廉價過渡金屬修飾的生物炭催化劑繼續應用于該堅果廢棄物的催化熱解反應，實現了催化劑制備材料、轉化產物循環使用的高值化全質化利用，同時又能生成高品質的燃料油，節約了能源，降低了成本。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明的目的在于提供一種堅果廢棄物的處理應用方法，綠色、高效地利用廢棄生物質資源，節約成本。本發明通過將熱解堅果廢棄物生成的生物炭收集并加以處理并摻雜廉價過渡金屬將新的酸位引入到生物炭催化劑中，增加了生物炭催化劑的活性點位，增強了催化裂化，脫氧和芳構化反應活性。接著再將制備成的催化劑應用于該堅果廢棄物的催化熱解反應當中獲得高品質的燃油，同時又能得到新的生物炭催化劑制備載體材料，這時再將生物炭進行改性處理制備成又一批改性生物炭催化劑，可繼續催化裂解該堅果廢棄物。本發明專利所涉及堅果廢棄物處理物自循環能源化利用的方法在生物質高值化全質化利用方面有很好的前景。

本發明采用沉淀法合成了改性生物炭催化劑，揭示了廉價過渡金屬氧化物改性對催化劑的影響。通過XRD、SEM、TEM、BET、NH3-TPD等表征手段分析所制備的過渡金屬摻雜碳基催化劑的活性組分、微觀形態變化、比表面積和孔徑分布以及酸強度。

本發明的具體技術方案如下：

一種堅果廢棄物的處理應用方法，具體步驟如下：

(1)制備生物炭催化劑載體：稱量堅果廢棄物放入熱解反應器中進行熱解反應，將生成的生物炭收集起來。

(2)制備改性生物炭催化劑：將步驟(1)收集的生物炭進行球磨、去灰分處理，并且在處理后的生物炭上負載廉價過渡金屬以增加其催化活性得到改性生物炭，并進行SEM、XRD、TPD等表征分析對所制備的催化劑結構和性質進行調控。