[發(fā)明專(zhuān)利]氮摻雜成型生物炭及其制備方法和用途

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110552123.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113120898A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江霞;周通曉;陳琳;蔣文舉;馬生貴;王邦達(dá);陳文華;鄧波;丁海龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01B32/324
• 分類(lèi)號(hào): C01B32/324;B01D53/02;B01D53/86;B01D53/48;B01D53/50;B01D53/52;B01D53/62;B01J20/20;B01J21/18
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 張小麗

本發(fā)明屬于生物炭制備領(lǐng)域，具體涉及一種采用廢棄生物質(zhì)熱解殘?jiān)苽渖锾康姆椒八贸尚蜕锾俊１景l(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用廢棄生物質(zhì)熱解殘?jiān)苽涞獡诫s成型生物炭的方法，包括以下步驟：將生物質(zhì)熱解殘?jiān)偷椿旌暇鶆颍偌尤胝辰Y(jié)劑混合均勻，擠出成型并干燥，然后經(jīng)氧化、炭化、活化得到氮摻雜成型生物炭。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、成本低，且所得生物炭對(duì)酸性氣體的催化氧化或/和吸附效果良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物炭制備領(lǐng)域，具體涉及一種采用廢棄生物質(zhì)熱解殘?jiān)苽涓咧祷锾康姆椒八蒙锾考坝猛尽?/p>

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型速度加快和環(huán)境政策條規(guī)持續(xù)收緊，煤炭、石油等傳統(tǒng)能源的開(kāi)采和使用呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)。人們?cè)絹?lái)越重視可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用。其中，生物質(zhì)的資源化利用首當(dāng)其沖。生物質(zhì)源自太陽(yáng)，是重要的可再生資源之一，且總量巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)高達(dá)1700億噸，我國(guó)僅廢棄生物質(zhì)的總量就達(dá)到了超50億噸/年。生物質(zhì)是典型的以C、H、O為主的體系，是傳統(tǒng)能源煤和石油的前體物，因此其利用潛力也十分巨大。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，生物質(zhì)的開(kāi)發(fā)和利用得到了廣泛的重視和發(fā)展。目前，生物質(zhì)的資源化利用已經(jīng)從簡(jiǎn)單的發(fā)酵制備沼氣發(fā)展到氣化制備可燃?xì)狻峤?液化制備生物(汽柴)油等更綠色、高值化利用的方向。在當(dāng)下及可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，生物質(zhì)的利用量和利用率必定會(huì)進(jìn)一步增加。

伴隨著(廢棄)生物質(zhì)大規(guī)模利用，無(wú)論是熱解氣化生產(chǎn)燃?xì)膺€是熱解液化生產(chǎn)生物油等，均會(huì)產(chǎn)生大量的生物質(zhì)殘?jiān)Ｒ詿峤庖夯癁槔鶕?jù)停留時(shí)間的差異，得到的熱解殘?jiān)|(zhì)量約為進(jìn)料質(zhì)量的10～35％。生物質(zhì)氣化也有至少10％殘?jiān)寐省Ｎ磥?lái)，我國(guó)生物質(zhì)殘?jiān)哪暌?guī)模將會(huì)超過(guò)億噸級(jí)。這些熱解殘?jiān)缮圆睢嶂递^低、灰分較高，存在利用價(jià)值低、利用難度大、處理成本高、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題。目前采取的措施主要為直接燃燒或集中掩埋。這不僅浪費(fèi)了其中有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生物炭，還增加了環(huán)境負(fù)荷和風(fēng)險(xiǎn)，也不能適配于整個(gè)生物質(zhì)行業(yè)未來(lái)的綠色發(fā)展。

CN 101508927A公布了利用農(nóng)林廢棄物玉米秸稈或木材為原料得到的熱解炭制備顆粒燃料，用于燃燒，生物炭資源被浪費(fèi)。文章《快速熱解炭負(fù)載Cu-Zn對(duì)堿木質(zhì)素?zé)崃呀馍蓡畏宇?lèi)化合物的催化性能》(DOI:10.7503/cjcu20150681)提出將落葉松鋸末快速熱解殘?jiān)?jīng)丙酮去油、酸洗除灰后浸漬Cu、Zn用作堿木質(zhì)素?zé)崃呀馍蓡畏宇?lèi)化合物的催化劑，此過(guò)程雖然使熱解殘?jiān)玫接行Ю茫且彩褂昧舜罅坑袡C(jī)試劑和強(qiáng)酸，會(huì)造成成本增加和額外污染。CN 104003387A公布了一種生物質(zhì)熱解炭為原料制備活性炭的方法，該方法不僅需要對(duì)熱解炭進(jìn)行前處理，還同時(shí)采用了化學(xué)活化和物理活化結(jié)合的活化方式以提升所得活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)，最后還需要鹽酸除雜，整個(gè)再利用過(guò)程復(fù)雜、污染較大、成本較高。

因此，將生物質(zhì)殘?jiān)侠怼⒑?jiǎn)單的資源化利用尤為重要。目前，如何簡(jiǎn)單、高值化利用廢棄生物質(zhì)熱解液化或氣化后殘?jiān)难芯亢蛨?bào)道還處于相對(duì)空白期，市場(chǎng)需求和潛力巨大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種利用生物質(zhì)熱解殘?jiān)苽涓咧祷h(huán)境功能材料氮摻雜成型生物炭及其制備方法，以解決目前生物質(zhì)制備燃?xì)饣蛉加秃髿堅(jiān)嬖诘睦脙r(jià)值低、利用難度大、處理成本高、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大、高值化利用手段缺乏等問(wèn)題。

本發(fā)明利用生物質(zhì)熱解殘?jiān)苽涞獡诫s成型生物炭的制備方法，包括以下步驟：將生物質(zhì)熱解殘?jiān)偷椿旌暇鶆颍偌尤胝辰Y(jié)劑混合均勻，擠出成型并干燥，然后經(jīng)氧化、炭化、活化得到氮摻雜成型生物炭。

進(jìn)一步的，上述利用生物質(zhì)熱解殘?jiān)苽涞獡诫s成型生物炭的方法中，生物質(zhì)熱解殘?jiān)偷椿旌蠒r(shí)添加水，混合均勻后再烘干。

其中，上述利用生物質(zhì)熱解殘?jiān)苽涞獡诫s成型生物炭的方法中，所述生物質(zhì)熱解殘?jiān)ǖ幌抻卺劸茝U棄物氣/液化殘?jiān)⑥r(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)快速熱解殘?jiān)⑿笄菁S便氣/液化殘?jiān)⒂袡C(jī)生活垃圾熱解殘?jiān)戎械闹辽僖环N。

進(jìn)一步的，上述利用生物質(zhì)熱解殘?jiān)苽涞獡诫s成型生物炭的方法中，所述釀酒廢棄物為酒糟。