CN105478080A - 一种生物炭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物炭的制备方法，属于废弃物利用技术领域。本发明针对目前生物炭本身表面吸附位点少，其吸附性能和稳定性低的问题，本发明提供了一种生物炭的制备方法，经检测所制得的生物炭与传统方法所制得的生物炭相比，吸附性能提高了30～40％，稳定性提高了60％以上。

Description

一种生物炭的制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物炭的制备方法，属于废弃物利用技术领域。
背景技术
我国每年有大量的诸如秸秆、稻壳之类的生物质遭到焚烧浪费，这不仅会给环境带来污染危害，还会造成生物能源的浪费和损失。近年来，随着热解技术逐步在我国推行，使得废弃生物质回收利用和能源再生得以实现。然而，在通过生物质热解技术获得可再生能源和化学品的同时，也产生了大批量的副产品--生物炭。如何充分而又合理地利用生物炭，如何使其变废为宝，这是需要人们亟待解决的问题，目前为止，生物炭被广泛应用在农业上，比如被用来土壤改良和土壤修复。此外，由于生物炭具有一定的分配作用和表面吸附作用，生物炭也逐渐被用作吸附剂，然而，生物炭本身表面吸附位点非常有限，所以其吸附性能和稳定性受到很大限制。因此，制备高吸附性能并且性质稳定的生物炭具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前生物炭本身表面吸附位点少，其吸附性能和稳定性低的问题，本发明提供了一种生物炭的制备方法，本发明所制得的生物炭吸附能力提高了30～40％。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
(1)取1～3kg芦苇秸秆，使用铡刀将其切割成长为2～4cm的芦苇秸秆颗粒，然后将其放入容器中，向其中加入质量分数为30％的盐酸溶液，浸泡芦苇秸秆颗粒，随后对容器进行搅拌加热，转速设定为160～190r/min，温度设定为70～80℃，使用真空泵对容器进行抽真空，抽至压力为300～400Pa，搅拌1～2h；
(2)待上述搅拌结束后减压过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与α-淀粉酶按质量比80:1，进行混合，放入容器中，向其中加入加入500～600mL的去离子水，然后使用质量分数为25％的盐酸溶液，调节pH为5.5～6.0，向容器中通入氮气，将容器内的空气排出，密封容器，对容器加热至45～50℃，以转速130～150r/min，搅拌40～50min；
(3)待上述搅拌结束后趁热过滤，收集过滤物，将所得的过滤物放入烘箱中烘干，然后将烘干后的过滤物放入生长期为3～5年的竹筒内，使用电动夯实机将过滤物压实，使用醋酸纤维膜密封竹筒两端，随后使用文火对竹筒表面进行烘烤，直至有雾气从醋酸纤维膜冒出，继续烘烤10～15min；
(4)待上述烘烤结束后撤去文火烘烤，自然冷却至室温，在讲竹筒内的物质物质，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得60～70目处理芦苇秸秆颗粒；
(5)将上述所得的处理芦苇秸秆颗粒与新鲜牛粪，按质量比3:1，进行混合，放入发酵池内，再向其中加入处理芦苇秸秆颗粒质量10～15％的牛肉膏，搅拌均匀，然后密封发酵池，保持温度为40～45℃，待发酵物表面有浅绿色菌丝出现时，停止发酵，去除发酵液，收集发酵物；
(6)将上述所得的发酵物放入风干机中进行风干，再将风干后的发酵物放入微波热解炉中，在功率为3kW，温度为300～350℃下，热解20～30min，随后热解后发酵物放入挤压机中挤压成块，然后将块状物放入炭化炉中，在温度为400～500℃下，炭化1～3h，炭化结束后，将其取出，放入粉碎机中粉碎，过筛得60～80目生物炭。
本发明的有益效果：
(1)本发明所制得的生物炭与传统方法所制得的生物炭相比，吸附性能提高了30～40％，稳定性提高了60％以上；
(2)本发明易于操作，制作成本低。
具体实施方式
取1～3kg芦苇秸秆，使用铡刀将其切割成长为2～4cm的芦苇秸秆颗粒，然后将其放入容器中，向其中加入质量分数为30％的盐酸溶液，浸泡芦苇秸秆颗粒，随后对容器进行搅拌加热，转速设定为160～190r/min，温度设定为70～80℃，使用真空泵对容器进行抽真空，抽至压力为300～400Pa，搅拌1～2h；待上述搅拌结束后减压过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与α-淀粉酶按质量比80:1，进行混合，放入容器中，向其中加入加入500～600mL的去离子水，然后使用质量分数为25％的盐酸溶液，调节pH为5.5～6.0，向容器中通入氮气，将容器内的空气排出，密封容器，对容器加热至45～50℃，以转速130～150r/min，搅拌40～50min；待上述搅拌结束后趁热过滤，收集过滤物，将所得的过滤物放入烘箱中烘干，然后将烘干后的过滤物放入生长期为3～5年的竹筒内，使用电动夯实机将过滤物压实，使用醋酸纤维膜密封竹筒两端，随后使用文火对竹筒表面进行烘烤，直至有雾气从醋酸纤维膜冒出，继续烘烤10～15min；待上述烘烤结束后撤去文火烘烤，自然冷却至室温，在讲竹筒内的物质物质，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得60～70目处理芦苇秸秆颗粒；将上述所得的处理芦苇秸秆颗粒与新鲜牛粪，按质量比3:1，进行混合，放入发酵池内，再向其中加入处理芦苇秸秆颗粒质量10～15％的牛肉膏，搅拌均匀，然后密封发酵池，保持温度为40～45℃，待发酵物表面有浅绿色菌丝出现时，停止发酵，去除发酵液，收集发酵物；将上述所得的发酵物放入风干机中进行风干，再将风干后的发酵物放入微波热解炉中，在功率为3kW，温度为300～350℃下，热解20～30min，随后热解后发酵物放入挤压机中挤压成块，然后将块状物放入炭化炉中，在温度为400～500℃下，炭化1～3h，炭化结束后，将其取出，放入粉碎机中粉碎，过筛得60～80目生物炭。
实例1
取1kg芦苇秸秆，使用铡刀将其切割成长为2cm的芦苇秸秆颗粒，然后将其放入容器中，向其中加入质量分数为30％的盐酸溶液，浸泡芦苇秸秆颗粒，随后对容器进行搅拌加热，转速设定为160r/min，温度设定为70℃，使用真空泵对容器进行抽真空，抽至压力为300Pa，搅拌1h；待上述搅拌结束后减压过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与α-淀粉酶按质量比80:1，进行混合，放入容器中，向其中加入加入500mL的去离子水，然后使用质量分数为25％的盐酸溶液，调节pH为5.5，向容器中通入氮气，将容器内的空气排出，密封容器，对容器加热至40℃，以转速130r/min，搅拌40min；待上述搅拌结束后趁热过滤，收集过滤物，将所得的过滤物放入烘箱中烘干，然后将烘干后的过滤物放入生长期为3年的竹筒内，使用电动夯实机将过滤物压实，使用醋酸纤维膜密封竹筒两端，随后使用文火对竹筒表面进行烘烤，直至有雾气从醋酸纤维膜冒出，继续烘烤10min；待上述烘烤结束后撤去文火烘烤，自然冷却至室温，在讲竹筒内的物质物质，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得60目处理芦苇秸秆颗粒；将上述所得的处理芦苇秸秆颗粒与新鲜牛粪，按质量比3:1，进行混合，放入发酵池内，再向其中加入处理芦苇秸秆颗粒质量10％的牛肉膏，搅拌均匀，然后密封发酵池，保持温度为40℃，待发酵物表面有浅绿色菌丝出现时，停止发酵，去除发酵液，收集发酵物；将上述所得的发酵物放入风干机中进行风干，再将风干后的发酵物放入微波热解炉中，在功率为3kW，温度为300℃下，热解20min，随后热解后发酵物放入挤压机中挤压成块，然后将块状物放入炭化炉中，在温度为400℃下，炭化1h，炭化结束后，将其取出，放入粉碎机中粉碎，过筛得60目生物炭。
本发明方法独特，经检测所制得的生物炭与传统方法所制得的生物炭相比，吸附性能提高了30％，稳定性提高了62％。
实例2
取3kg芦苇秸秆，使用铡刀将其切割成长为4cm的芦苇秸秆颗粒，然后将其放入容器中，向其中加入质量分数为30％的盐酸溶液，浸泡芦苇秸秆颗粒，随后对容器进行搅拌加热，转速设定为190r/min，温度设定为80℃，使用真空泵对容器进行抽真空，抽至压力为400Pa，搅拌2h；待上述搅拌结束后减压过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与α-淀粉酶按质量比80:1，进行混合，放入容器中，向其中加入加入600mL的去离子水，然后使用质量分数为25％的盐酸溶液，调节pH为6.0，向容器中通入氮气，将容器内的空气排出，密封容器，对容器加热至50℃，以转速150r/min，搅拌50min；待上述搅拌结束后趁热过滤，收集过滤物，将所得的过滤物放入烘箱中烘干，然后将烘干后的过滤物放入生长期为5年的竹筒内，使用电动夯实机将过滤物压实，使用醋酸纤维膜密封竹筒两端，随后使用文火对竹筒表面进行烘烤，直至有雾气从醋酸纤维膜冒出，继续烘烤15min；待上述烘烤结束后撤去文火烘烤，自然冷却至室温，在讲竹筒内的物质物质，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得70目处理芦苇秸秆颗粒；将上述所得的处理芦苇秸秆颗粒与新鲜牛粪，按质量比3:1，进行混合，放入发酵池内，再向其中加入处理芦苇秸秆颗粒质量15％的牛肉膏，搅拌均匀，然后密封发酵池，保持温度为45℃，待发酵物表面有浅绿色菌丝出现时，停止发酵，去除发酵液，收集发酵物；将上述所得的发酵物放入风干机中进行风干，再将风干后的发酵物放入微波热解炉中，在功率为3kW，温度为320℃下，热解30min，随后热解后发酵物放入挤压机中挤压成块，然后将块状物放入炭化炉中，在温度为500℃下，炭化3h，炭化结束后，将其取出，放入粉碎机中粉碎，过筛得80目生物炭。
本发明方法独特，经检测所制得的生物炭与传统方法所制得的生物炭相比，吸附性能提高了36％，稳定性提高了63％。
实例3
取2kg芦苇秸秆，使用铡刀将其切割成长为3cm的芦苇秸秆颗粒，然后将其放入容器中，向其中加入质量分数为30％的盐酸溶液，浸泡芦苇秸秆颗粒，随后对容器进行搅拌加热，转速设定为170r/min，温度设定为75℃，使用真空泵对容器进行抽真空，抽至压力为350Pa，搅拌1h；待上述搅拌结束后减压过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与α-淀粉酶按质量比80:1，进行混合，放入容器中，向其中加入加入550mL的去离子水，然后使用质量分数为25％的盐酸溶液，调节pH为6.0，向容器中通入氮气，将容器内的空气排出，密封容器，对容器加热至48℃，以转速140r/min，搅拌45min；待上述搅拌结束后趁热过滤，收集过滤物，将所得的过滤物放入烘箱中烘干，然后将烘干后的过滤物放入生长期为4年的竹筒内，使用电动夯实机将过滤物压实，使用醋酸纤维膜密封竹筒两端，随后使用文火对竹筒表面进行烘烤，直至有雾气从醋酸纤维膜冒出，继续烘烤12min；待上述烘烤结束后撤去文火烘烤，自然冷却至室温，在讲竹筒内的物质物质，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得65目处理芦苇秸秆颗粒；将上述所得的处理芦苇秸秆颗粒与新鲜牛粪，按质量比3:1，进行混合，放入发酵池内，再向其中加入处理芦苇秸秆颗粒质量12％的牛肉膏，搅拌均匀，然后密封发酵池，保持温度为42℃，待发酵物表面有浅绿色菌丝出现时，停止发酵，去除发酵液，收集发酵物；将上述所得的发酵物放入风干机中进行风干，再将风干后的发酵物放入微波热解炉中，在功率为3kW，温度为320℃下，热解25min，随后热解后发酵物放入挤压机中挤压成块，然后将块状物放入炭化炉中，在温度为420℃下，炭化2h，炭化结束后，将其取出，放入粉碎机中粉碎，过筛得70目生物炭。
本发明方法独特，经检测所制得的生物炭与传统方法所制得的生物炭相比，吸附性能提高了40％，稳定性提高了64.3％。

Claims (1)

1.一种生物炭的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
(1)取1～3kg芦苇秸秆，使用铡刀将其切割成长为2～4cm的芦苇秸秆颗粒，然后将其放入容器中，向其中加入质量分数为30％的盐酸溶液，浸泡芦苇秸秆颗粒，随后对容器进行搅拌加热，转速设定为160～190r/min，温度设定为70～80℃，使用真空泵对容器进行抽真空，抽至压力为300～400Pa，搅拌1～2h；
(2)待上述搅拌结束后减压过滤，收集过滤物，将所得的过滤物与α-淀粉酶按质量比80:1，进行混合，放入容器中，向其中加入加入500～600mL的去离子水，然后使用质量分数为25％的盐酸溶液，调节pH为5.5～6.0，向容器中通入氮气，将容器内的空气排出，密封容器，对容器加热至45～50℃，以转速130～150r/min，搅拌40～50min；
(3)待上述搅拌结束后趁热过滤，收集过滤物，将所得的过滤物放入烘箱中烘干，然后将烘干后的过滤物放入生长期为3～5年的竹筒内，使用电动夯实机将过滤物压实，使用醋酸纤维膜密封竹筒两端，随后使用文火对竹筒表面进行烘烤，直至有雾气从醋酸纤维膜冒出，继续烘烤10～15min；
(4)待上述烘烤结束后撤去文火烘烤，自然冷却至室温，在讲竹筒内的物质物质，放入粉碎机中进行粉碎，过筛得60～70目处理芦苇秸秆颗粒；
(5)将上述所得的处理芦苇秸秆颗粒与新鲜牛粪，按质量比3:1，进行混合，放入发酵池内，再向其中加入处理芦苇秸秆颗粒质量10～15％的牛肉膏，搅拌均匀，然后密封发酵池，保持温度为40～45℃，待发酵物表面有浅绿色菌丝出现时，停止发酵，去除发酵液，收集发酵物；
(6)将上述所得的发酵物放入风干机中进行风干，再将风干后的发酵物放入微波热解炉中，在功率为3kW，温度为300～350℃下，热解20～30min，随后热解后发酵物放入挤压机中挤压成块，然后将块状物放入炭化炉中，在温度为400～500℃下，炭化1～3h，炭化结束后，将其取出，放入粉碎机中粉碎，过筛得60～80目生物炭。
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