[發明專利]一種利用蔗糖廢液轉化制備碳材料的方法

在審

• 申請號: 202110382566.5
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113086966A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 李賽賽;常兵;李明暉;陳若愚;高青青
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 徐文恭;張芳

本發明公開了一種蔗糖廢液轉化為碳材料的方法，該方法包括以下步驟：(1)配置不同濃度的蔗糖廢液，并添加分散劑攪拌成均勻溶液；(2)將上述制備的均勻溶液放入水熱反應釜中，在一定反應溫度下反應一定時間，反應結束后進行抽濾和干燥，得到碳材料。本發明方法設計科學合理，不僅可以對蔗糖廢液加以利用，實現變廢為寶，同時所制備的碳材料具有比表面積大、尺寸可控的優點；通過水熱碳化蔗糖廢液制備碳材料，因為水熱碳化是以水為反應介質，在處理含水量高的蔗糖廢液時無需干燥，節約了大量的預處理費用；水熱碳化涉及的技術設備操作方便，工藝流程簡單且可實現大規模生產。

技術領域

本發明涉及農業廢棄物轉化利用技術領域，尤其涉及一種利用蔗糖廢液轉化制備碳材料的方法。

背景技術

糖業是國內經濟的重要支柱，蔗糖又是糖業的主導產品。自2019年，全國食糖的生產量以及糖料種植面積實現連續三年增加。但是，目前我國食糖行業發展面臨的主要困境在于加工成本過高及廢棄物處理問題。為了實現廢棄物的重復利用，現有的策略是將蔗渣用于造紙，廢糖液用于發酵制酒精等。但上述處理方法不僅低效而且附加利用值也低。我國每年產生的蔗糖廢糖液約400-500萬噸，在發酵制備酒精的過程中不僅工藝繁瑣而且會再次產生乙醇廢醪液等廢棄物，造成第二次污染。因此，對蔗糖廢糖液的有效處理是蔗糖生產的關鍵也有助于促進食糖行業的發展。蔗糖廢液是蔗糖生產過程中高濃度有機廢水，蔗糖廢液治理難度大，目前主要的廢液治理方法有農灌法、濃縮焚燒法、濃縮制有機復混肥及生物處理法等。但農灌法易對土壤的結構造成破壞，造成土壤營養元素失衡，長期使用會使農田酸化并結塊。濃縮焚燒法能耗高、投資大且運行成本高。

“蔗糖廢液的處理方法”(公開號CN1057746C)的專利技術公開了一種廢液處理方法，用經過溫度為120-400℃的鍋爐煙氣干燥后的含水量降低到23-38％甘蔗渣與蔗糖廢液混合并吸附。再將吸附后的含水量60-70％甘蔗渣干燥后焚燒。該發明雖然在一定程度上處理了蔗糖廢液，但并不徹底，沒有對廢液加以利用。

“含酒精廢液的細菌纖維素生產培養基”(公開號CN101475973B)專利技術公開了一種酒精廢液的利用處理方法，將天然基質與蔗糖廢液按4∶1-1∶9的比例混合得到混合液，并將混合液與水和蔗糖均勻混合，得到細菌纖維素生產培養基。實現對蔗糖酒精廢液綜合利用，變廢為寶。但該方法對廢液處理能力有限，成本較高，不能大規模生產。

因此，有必要提供一種利用蔗糖廢液轉化制備碳材料的方法，來解決現有蔗糖廢液處理成本高、對環境污染大的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統技術中存在的上述問題，提供一種利用蔗糖廢液轉化制備碳材料的方法，該方法不僅可以對蔗糖廢液加以利用，實現變廢為寶，同時所制備的碳材料具有比表面積大及尺寸可控優點。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明是通過以下技術方案實現：

一種利用蔗糖廢液轉化制備碳材料的方法，該方法包括以下步驟：

(1)配置不同濃度的蔗糖廢液，并添加分散劑攪拌成均勻溶液；

(2)將上述制備的均勻溶液放入水熱反應釜中，在一定反應溫度下反應一定時間，反應結束后進行抽濾和干燥，得到碳材料。

進一步地，如上所述利用蔗糖廢液轉化制備碳材料的方法的步驟(1)中，蔗糖廢液的濃度配置為0.5-0.7mol/L。

進一步地，如上所述利用蔗糖廢液轉化制備碳材料的方法的步驟(1)中，所述分散劑為聚苯烯酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基硫酸鈉。

進一步地，如上所述利用蔗糖廢液轉化制備碳材料的方法的步驟(1)中，所述分散劑的質量分數為0.5-1.5wt％，優選為1.0wt％。

進一步地，如上所述利用蔗糖廢液轉化制備碳材料的方法的步驟(2)中，所述水熱反應釜的反應溫度為180-200℃，反應時間為8-12h。