CN104998616A - 一种使用玉米秸秆生产生物碳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用玉米秸秆生产生物碳的方法,包括以下步骤:(1)、将玉米秸秆破碎成80目的粉末,密封发酵2-3天;(2)、将步骤(1)发酵好的玉米秸秆使用清水洗涤,然后使用酸液浸泡;(3)、将浸泡后的秸秆粉末使用压滤机压滤,去除多于的酸液,然后将秸秆粉末使用清水清洗,使用压滤机压出水分,将上述压出的酸液与水分合并蒸煮,得到固体物,将固体物与秸秆粉末混合,得到混合粉;(4)、将混合粉在氮气保护下烘干,然后与甲硅烷按重量比60:1进行混合,混合后将混合粉在氮气保护下500℃进行碳化处理,在加热过程中,在加热至320℃后,升温幅度调整为1.5℃/min。可以提升碳化的效率,还可以提升生物碳的空隙率。
Description
技术领域
本发明属于材料制备领域,具体涉及一种使用玉米秸秆生产生物碳的方法。
背景技术
生物碳不仅可以大幅提高土壤肥力,在贫瘠的土壤上培育出肥沃的高碳库土壤,最直接的效应就是明显提高农作物产量和品质,还可以间接地减少化肥、农药等化学品的施用量。最关键是把碳有效地吸附固化在生物碳中间,减少了温室气体的排放,以及对石油制品的依赖。目前已知一吨生物质可以固定0.726吨二氧化碳。
但是现在生物碳加工时,碳化率不高,往往在40%以下,同时,而且秸秆碳化后的生物碳较松散,不方便使用,若是加工成型后进行挤压,会进一步导致碳碎裂,稳定性不高,现有方法制备的生物碳的空隙率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用玉米秸秆生产生物碳的方法,提升了活性炭的空隙率,提升了吸附性能。
本发明通过以下技术方案实现:
一种使用玉米秸秆生产生物碳的方法,包括以下步骤:
(1)、将玉米秸秆破碎成80目的粉末,将玉米秸秆加水使其含水量为50-60%,密封发酵2-3天;
(2)、将步骤(1)发酵好的玉米秸秆使用清水洗涤,然后使用压滤机压去其中的水分,将秸秆粉使用单宁酸、甲酸、水按重量比4:10:10的比例配制的酸液在55-60℃下浸泡,浸泡过程中不断进行搅拌;
(3)、将浸泡后的秸秆粉末使用压滤机压滤,去除多于的酸液,然后将秸秆粉末使用清水清洗,使用压滤机压出水分,将上述压出的酸液与水分合并蒸煮,得到固体物,将固体物与秸秆粉末混合,得到混合粉;
(4)、将混合粉在氮气保护下烘干,然后与甲硅烷按重量比60:1进行混合,混合后将混合粉在氮气保护下500℃进行碳化处理,在加热过程中,在加热至320℃后,升温幅度调整为1.5℃/min。
在碳化处理过程中,使用挤压机对原料进行挤压,挤压时对原料的挤压的压强为1-3MPa,在处理时挤压的压强逐渐增大,压强增幅为0.2MPa/min。
本发明的有益效果:本发明通过在碳化处理前,将植物秸秆进行发酵处理,然后使用混合酸液进行浸泡处理,使纤维素、木质素等进行分离活化,使植物纤维间的空隙增大,同时将植物秸秆中的低聚的糖类分离后再进行混合,可以提升碳化的效率,还可以提升生物碳的空隙率;在碳化过程中鼓入氮气,可以使热量循环,并且使植物秸秆受热更均匀,热量利用率更高。在加热及碳化处理时,加入少量的碳粉,可以提升秸秆碳化的速度,有利于更成分的均匀分散,使用本发明的方法生产生物碳植物秸秆的碳化率可达到62%以上,同时使用本发明的方法制备的生物碳的比表面积为1920m2/克,相对于常规活性炭提升25%以上。而且空隙中微孔的比例达到92%以上,吸附效果明显提升。
在碳化时加入甲硅烷,甲硅烷在高温下分解,产生气体,使产出的生物碳空隙率更高。同时,在生物碳中残留少量的硅,提高生物碳的强度。而且在碱性溶液中大大提升生物碳的吸附性能,对多种重金属离子吸附率达到95%以上,而且使有机碳在高温处理后可以重复利用。
使用本发明的方法进行挤压生产的生物碳为块状,在碳化处理进行几分钟后进行挤压,既不会减缓碳化的速度,又可以使挤压后的生物碳稳定性相对于生物碳制成后更高,不松散,而且经过此方法处理的生物碳具有很高的吸附性能。
具体实施方式
实施例1
一种使用玉米秸秆生产生物碳的方法,包括以下步骤:
(1)、将玉米秸秆破碎成80目的粉末,将玉米秸秆加水使其含水量为50-60%,密封发酵2-3天;
(2)、将步骤(1)发酵好的玉米秸秆使用清水洗涤,然后使用压滤机压去其中的水分,将秸秆粉使用单宁酸、甲酸、水按重量比4:10:10的比例配制的酸液在55-60℃下浸泡,浸泡过程中不断进行搅拌;使用此配制的酸液进行处理,其处理后的秸秆的碳化率明显提升,而且处理后制得的生物碳的空隙率更高,此配比主要针对玉米秸秆,效果相对于其他秸秆效果更好,可以提升空隙中微孔的比例。
(3)、将浸泡后的秸秆粉末使用压滤机压滤,去除多于的酸液,然后将秸秆粉末使用清水清洗,使用压滤机压出水分,将上述压出的酸液与水分合并蒸煮,得到固体物,将固体物与秸秆粉末混合,得到混合粉;
(4)、将混合粉在氮气保护下烘干,然后与甲硅烷按重量比60:1进行混合,混合后将混合粉在氮气保护下500℃进行碳化处理,在加热过程中,在加热至320℃后,升温幅度调整为1.5℃/min。
实施例2
在碳化处理过程中,使用挤压机对原料进行挤压,挤压时对原料的挤压的压强为1-3MPa,在处理时挤压的压强逐渐增大,压强增幅为0.2MPa/min。其他步骤同实施例1。
表1为使用各实施例方法制备的生物碳对污染物的吸收率:
表1
由表1可知,本发明方法制备的生物碳的吸附力相对于现有的活性炭有明显提升,尤其对铅的吸收率明显提升。
Claims (2)
1.一种使用玉米秸秆生产生物碳的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、将玉米秸秆破碎成80目的粉末,将玉米秸秆加水使其含水量为50-60%,密封发酵2-3天;
(2)、将步骤(1)发酵好的玉米秸秆使用清水洗涤,然后使用压滤机压去其中的水分,将秸秆粉使用单宁酸、甲酸、水按重量比4:10:10的比例配制的酸液在55-60℃下浸泡,浸泡过程中不断进行搅拌;
(3)、将浸泡后的秸秆粉末使用压滤机压滤,去除多于的酸液,然后将秸秆粉末使用清水清洗,使用压滤机压出水分,将上述压出的酸液与水分合并蒸煮,得到固体物,将固体物与秸秆粉末混合,得到混合粉;
(4)、将混合粉在氮气保护下烘干,然后与甲硅烷按重量比60:1进行混合,混合后将混合粉在氮气保护下500℃进行碳化处理,在加热过程中,在加热至320℃后,升温幅度调整为1.5℃/min。
2.根据权利要求1所述的一种玉米秸秆生产生物碳的方法,其特征在于:在碳化处理过程中,使用挤压机对原料进行挤压,挤压时对原料的挤压的压强为4MPa,在处理时挤压的压强逐渐增大至4 MPa,压强增幅为0.2MPa/min。
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