一種以農(nóng)林有機(jī)固體廢物為原料濕法熱裂解制備生物炭的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以農(nóng)林有機(jī)固體廢物為原料濕法熱裂解制備生物炭的方法。將原料清洗風(fēng)干粉碎過(guò)篩后，與0.20mol/L氯化鋅溶液按照1：10比例混合攪拌，靜置24h后過(guò)濾，控制原料含水率在45.23%-69.65%之間。再將原料置于管式氣氛爐中，以流速為0.1m3/h氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣，進(jìn)行加熱裂解。第一階段快速升溫至200℃，然后保溫10min，升溫速率為50℃/min；第二階段為亞慢速升溫過(guò)程，升溫速率為5℃/min，升溫至350℃，保溫1h；第三階段慢速升溫階段，升溫速率為1℃/min，溫度升至400℃后保溫2h。最后將固體物質(zhì)過(guò)200目篩，沖洗烘至恒重后即為生物炭成品。本發(fā)明制備原料來(lái)源廣泛，工藝簡(jiǎn)單，制備生物炭產(chǎn)率高。生產(chǎn)的生物炭具有優(yōu)良的吸附性能，制備過(guò)程中產(chǎn)生的焦油、煙氣等可以增加生產(chǎn)附加值，降低生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】一種以農(nóng)林有機(jī)固體廢物為原料濕法熱裂解制備生物炭的 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及固體廢物資源化利用和新型碳材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種以農(nóng)林有 機(jī)固體廢物為原料的濕法熱裂解制備生物炭的方法和根據(jù)本方法制備的生物炭產(chǎn)品。

【背景技術(shù)】
[0002] 人們從南美洲亞馬遜盆地中部黑土（7ferra ofe Jflt/io)研究中，逐漸認(rèn)識(shí)到 生物炭作為二氧化碳俘獲和碳封存劑的重要作用，使得生物炭成為全球科學(xué)研究和媒體關(guān) 注的焦點(diǎn)。生物炭富含有機(jī)碳和較強(qiáng)吸水能力，作為肥料載體和保水劑施入土壤，可以顯 著增加土壤有機(jī)碳含量和土壤含水量；生物炭含有一定的礦質(zhì)養(yǎng)分及本身的堿性特性，可 以作為優(yōu)良的土壤改良劑；生物炭具有微孔結(jié)構(gòu)，較大比表面積，較強(qiáng)的離子交換與吸附能 力，同時(shí)，材料表面擁有酚羥基、羰基、羧基、酸酐、內(nèi)酯、苯環(huán)等多種化學(xué)官能團(tuán)，可以增加 對(duì)重金屬、農(nóng)藥、除草劑等污染物的吸附，提高微生物活性，也可以用于污水處理，水質(zhì)凈化 等，因此，生物炭在農(nóng)業(yè)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域越來(lái)越成為一種新型優(yōu)質(zhì)環(huán)境材料。生物炭的生 產(chǎn)工藝及工藝參數(shù)決定或影響生物炭的特征或性質(zhì)。目前，生物炭主要通過(guò)熱裂解方式制 備，高溫?zé)崃呀獗鹊蜏責(zé)崃呀獾纳锾烤哂休^高的PH，灰分含量，生物學(xué)穩(wěn)定性和含碳量， 但高溫?zé)崃呀獗Ａ粼镔|(zhì)中的碳要比低溫?zé)崃呀庖?。所以，在不同溫度及升溫速度?熱裂解都可以產(chǎn)生生物炭，只是生物炭的產(chǎn)率、性質(zhì)和特征有所不同，而慢速熱裂解工藝的 生物炭產(chǎn)率最大。目前，生物炭制備過(guò)程多采用慢速熱裂解或多段控溫?zé)崃呀饧夹g(shù)，如專利 201310643730. 9和201410120785. 6,但是，這些制備工藝的生物炭產(chǎn)率依舊較低。相對(duì)與 這些生物炭制備技術(shù)，濕法熱裂解生產(chǎn)生物炭可以獲得很高的生物炭產(chǎn)率。因此，以濕法熱 裂解技術(shù)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)一種以農(nóng)林有機(jī)固體廢物為原料，能夠有較高生物炭產(chǎn)率和優(yōu)良材 料性能的制備方法，對(duì)于農(nóng)林有機(jī)固體廢物資源化利用具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明以農(nóng)林有機(jī)固體廢物為原料，采用濕法熱裂解技術(shù)制備生物炭，制備的生 物炭成品具有較高產(chǎn)率及優(yōu)良材料性能。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下： 一種以農(nóng)林有機(jī)固體廢物為原料濕法熱裂解制備生物炭的方法，包括以下步驟： (1) 將農(nóng)林有機(jī)固體廢物原料清理泥沙等雜質(zhì)后,去離子水清洗，自然風(fēng)干,粉碎過(guò)60 目篩； (2) 稱取氯化鋅試劑，溶解于去離子水中，配制成氯化鋅溶液； (3) 將（1)制備好的原料與（2)配制的氯化鋅溶液混合攪拌，使得原料完全浸入氯化鋅 溶液中，靜置24h，然后用定量濾紙過(guò)濾，用吸水紙將原料表面水吸干。
[0005] (4)?。?)中過(guò)濾好的原料，置于管式氣氛爐中，以氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣，進(jìn)行加熱裂解。 裂解過(guò)程為三階段變速升溫處理，第一階段快速升溫至200°C，第二階段為亞慢速升溫過(guò) 程，溫度升至350°C ;第三階段為慢速升溫階段，升至40(TC后保溫2h。
[0006] (5)冷卻至室溫，將步驟（4)得到的固體物質(zhì)過(guò)200目篩后，用去離子水反復(fù)沖洗， 在烘箱中烘至恒重后取出即為生物炭成品，計(jì)算產(chǎn)率后放置干燥器中備用。
[0007] 所述步驟（1)的農(nóng)林有機(jī)固體廢物為植物源農(nóng)林有機(jī)固體廢物。其中，植物源農(nóng) 林有機(jī)固體廢物為玉米芯、小麥結(jié)桿、木屑、核桃殼、竹子中的任意一種或多種。
[0008] 所述步驟（2)的氯化鋅為分析純氯化鋅，其配制氯化鋅溶液濃度為0. 20 mol/L。
[0009] 所述步驟（3)中原料與氯化鋅溶液的質(zhì)量比為1 :10,靜置24h過(guò)濾后的原料含水 率在 45. 23%-69. 65% 之間。
[0010] 所述步驟（4)中氮?dú)饬魉贋?. lm3/h，第一階段快速升溫至200°C，然后保溫 lOmin，升溫速率為50°C /min ;第二階段為亞慢速升溫過(guò)程，升溫速率為5°C /min，升溫至 350°C，保溫lh ;第三階段慢速升溫階段，升溫速率為1°C /min，溫度升至400°C后保溫2h。

【權(quán)利要求】
1. 一種以農(nóng)林有機(jī)固體廢物為原料濕法熱裂解制備生物炭的方法，其特征是，包括以 下步驟： (1) 將農(nóng)林有機(jī)固體廢物原料清理泥沙等雜質(zhì)后,去離子水清洗，自然風(fēng)干,粉碎過(guò)60 目篩； (2) 稱取氯化鋅試劑，溶解于去離子水中，配制成氯化鋅溶液； (3) 將（1)制備好的原料與（2)配制的氯化鋅溶液混合攪拌，使得原料完全浸入氯化鋅 溶液中，靜置24h，然后用定量濾紙過(guò)濾，用吸水紙將原料表面水吸干； (4) ?。?)中過(guò)濾好的原料，置于管式氣氛爐中，以氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣，進(jìn)行加熱裂解，裂解 過(guò)程為三階段變速升溫處理，第一階段快速升溫至200°C，第二階段為亞慢速升溫過(guò)程，溫 度升至350°C ;第三階段為慢速升溫階段，升至40(TC后保溫2h ; (5) 冷卻至室溫，將步驟（4)得到的固體物質(zhì)過(guò)200目篩后，用去離子水反復(fù)沖洗，在烘 箱中烘至恒重后取出即為生物炭成品，計(jì)算產(chǎn)率后放置干燥器中備用。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，農(nóng)林有機(jī)固體廢物為植物源農(nóng)林有機(jī)固體廢 物，其中，植物源農(nóng)林有機(jī)固體廢物為玉米芯、小麥秸桿、木屑、核桃殼、竹子中的任意一種 或多種。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，氯化鋅為分析純氯化鋅，其配制氯化鋅溶液 濃度為〇. 20 mol/L，原料與氯化鋅溶液的質(zhì)量比為1 :10,靜置24h過(guò)濾后的原料含水率在 45. 23%-69. 65% 之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，氮?dú)饬魉贋?. Im3/h，第一階段快速升溫至 200°C，然后保溫lOmin，升溫速率為50°C /min ;第二階段為亞慢速升溫過(guò)程，升溫速率為 5°C /min，升溫至350°C，保溫lh ;第三階段慢速升溫階段，升溫速率為1°C /min，溫度升至 400 C后保溫2h。
【文檔編號(hào)】C10B53/02GK104087326SQ201410358655
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月26日
【發(fā)明者】謝越, 馬萬(wàn)征, 李飛躍, 汪建飛, 肖新, 李孝良, 王艷 申請(qǐng)人:安徽科技學(xué)院