[發(fā)明專利]一種木質纖維廢棄物水熱炭化聯(lián)產生物甲烷的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110645593.7
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113636536B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設計）人: 余強;謝君;鐘家偉;畢桂燦
• 申請（專利權）人: 華南農業(yè)大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C12P5/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 趙崇楊

本發(fā)明公開了一種木質纖維廢棄物水熱炭化聯(lián)產生物甲烷的方法，通過在水中加入氯化膽堿和氯化鐵形成自催化溶解體系，顯著降低了水熱炭化反應溫度，不僅降低了過程能耗，還可以提高水熱炭的比表面積，提高其吸附能力。同時在得到固體炭的同時，生成了富酸小分子液體產物，該產物接入?yún)捬醢l(fā)酵菌種可快速生成生物甲烷。相比其他酸堿預處理等增效方法，本方法過程簡單、可持續(xù)性更好、應用潛力更大。

技術領域

本發(fā)明屬于有機固體廢棄物資源化利用領域，具體涉及一種木質纖維廢棄物水熱炭化聯(lián)產生物甲烷的方法。

背景技術

水熱炭化是有機固體廢棄物資源化的一種重要途徑，由于反應條件溫和﹑原料適應性強等優(yōu)點而被廣泛關注，水熱炭已被證實具有高碳含量、低氧含量、強疏水性、高熱值和能量密度等特點，可以用于碳固定、土壤改良、固體燃料、吸附和催化等領域。當前已被報道用于水熱炭化的有機固體廢棄物及其炭化溫度有：菌渣類，如食用菌菌渣200-250℃(CN104312590A)﹑沼渣200-240℃ (CN111847938A)﹑藻渣藻泥160-220℃(CN105668564A)等，蔬菜果皮類，如茭白150-350℃(CN106044745B)﹑柚子皮230℃(CN112547009A)﹑文冠果200-240℃(CN106044745B)﹑龍眼核160-320℃(CN105969412A)﹑西瓜皮170℃(CN109503526B)等，污泥糞便類，如市政污泥200-260℃ (CN109876770A)﹑城市垃圾250-400℃(CN106753461B)﹑畜禽糞便200-350℃ (CN110523767A)等和木質纖維類，如漢麻稈200-290℃(CN111747409A)﹑無患子殘渣200-290℃(CN110357095B)﹑青稞秸稈220℃(CN112121764A) ﹑麥秸稈200℃(CN112138699A)﹑毛竹160-200℃(CN112194132A)等。盡管上述現(xiàn)有技術相對于熱解制炭(300-800℃)的水熱反應溫度已經大大降低，但炭化溫度仍然較高，降低炭化過程能耗對于提高有機固體廢棄物資源化利用的經濟性意義重大。中國專利CN109628499A公開了一種用于提高園林廢棄物產生物燃氣的高溫水熱方法，是以水和氯化膽堿為反應溶液對園林廢棄物原料或/與其他木質纖維素生物質進行預處理，在保留纖維素和半纖維素等可發(fā)酵糖的情況下，最大程度脫除木質素，顯著提高其生物燃氣的發(fā)酵效率，進而實現(xiàn)園林廢棄物的高效能源轉化，但是卻并不涉及有機固體廢棄物水熱碳化。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的上述缺陷和不足，提供一種木質纖維廢棄物水熱炭化制備水熱炭的方法。

本發(fā)明的第二個目的在于提供所述木質纖維廢棄物水熱炭化制備水熱炭的方法在制備生物甲烷中的應用

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案給予實現(xiàn)的：

一種木質纖維廢棄物水熱炭化制備水熱炭的方法，將氯化膽堿、水按質量比 2～5:1混合，再按固液比1：10～20g/ml與農林廢棄物混合，并添加FeCl₃，于高壓反應釜中，140～180℃反應3～9h；反應結束后，固液分離，固體產物干燥即得農林廢棄物水熱炭。

本發(fā)明提供的基于氯化膽堿-水-氯化鐵的自催化溶解體系，可以在低溫下實現(xiàn)木質纖維素組分高效炭化，顯著降低炭化反應溫度，不僅降低了過程能耗，還可以提高水熱炭的比表面積，提高其吸附能力。同時在得到固體炭的同時，生成了富酸小分子液體產物，可進一步可快速厭氧發(fā)酵生成生物甲烷。

優(yōu)選地，所述FeCl₃催化劑的添加量為1～4g/g物料。

進一步優(yōu)選地，所述FeCl₃催化劑的添加量為2～4g/g物料。

優(yōu)選地，固液比為1:10g/ml。

優(yōu)選地，氯化膽堿、水質量比為2～3:1。

優(yōu)選地，所述反應為160～180℃反應3～5。