CN101892106B - 一种疏松多孔结构板栗壳基生物质炭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种疏松多孔结构板栗壳基生物质炭的制备方法，包括：(1)将板栗壳在催化剂溶液中浸渍2～5小时，取出后除去表面多余溶液；(2)在温度250℃～300℃的空气气氛下预氧化1～3小时；(3)在惰性气体气氛保护下，以5℃/min升温至550℃～750℃，并保温1～2小时；(4)自然冷却到100℃后，关闭惰性气体，即制得疏松多孔结构板栗壳基生物质炭。经本发明制得的生物质炭得率为40.28％～50.32％，碳含量为83％～91％，燃烧热值为30.19～35.48MJ/Kg；制备过程无需进行粉碎、挤压成型等原料处理工序，工艺简单，操作安全，具有良好的应用前景。

Description

一种疏松多孔结构板栗壳基生物质炭的制备方法
技术领域
本发明属于生物质炭的制备领域，特别涉及一种疏松多孔结构板栗壳基生物质炭的制备方法。
背景技术
板栗壳是我国资源丰富、产量很大的著名农作物——板栗的废弃物，主要组成成分为纤维素和木质素，两者占到了其干重的近80％，含碳物质的高含量决定了其高能量值。大量集中的板栗壳被丢弃、焚烧或做低层次燃料使用，造成了日益严重的环境污染及极大的资源浪费。目前出现的对板栗壳炭化的少量研究，基本上在前期进行了粉碎和挤压成型处理，不仅造成了工序的繁琐而且破坏了板栗壳固有的有利于燃烧的疏松多孔结构，目前制备的板栗壳炭还存在得率、碳含量及燃烧热值等相对偏低的不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种疏松多孔结构板栗壳基生物质炭的制备方法，制得的生物质炭得率为40.28％～50.32％，碳含量为83％～91％，燃烧热值为30.19～35.48MJ/Kg；制备过程无需进行粉碎、挤压成型等原料处理工序，工艺简单，操作安全，具有良好的应用前景。
本发明的一种疏松多孔结构板栗壳基生物质炭的制备方法，包括：
(1)将板栗壳在催化剂溶液中浸渍2～5小时，取出后除去表面多余溶液；
(2)移入预氧化炉中，在温度250℃～300℃的空气气氛下预氧化1～3小时；
(3)转入管式炭化炉，在流速0.10～0.40ml/min的惰性气体气氛保护下，以5℃/min升温至550℃～750℃，并保温1～2小时；
(4)自然冷却到100℃后，关闭惰性气体，即制得疏松多孔结构板栗壳基生物质炭。
所述步骤(1)中的催化剂为磷酸、硼酸、尿素、脒基脲磷酸盐中的一种或几种的混合物，催化剂溶液浓度为0.05～1.0mol/L。
有益效果
(1)本发明高效利用了废弃板栗壳，避免了环境污染和资源浪费，将产生可观的社会效益、环境效益和经济效益；
(2)本发明的所制得的生物质炭，制备得率达40.28％～50.32％，碳含量达83％～91％，燃烧热值高达35.48MJ/Kg，达到了GB/T 17608-2006中一级精煤的标准，板栗壳基生物质炭与空气的充分接触，保证了其点燃迅速，燃烧充分，燃烧过程无烟、无味、无污染；
(3)制备过程无需进行粉碎、挤压成型等原料处理工序，工艺简单，操作安全，制得的生物质炭外部保持板栗壳原始形状，内部为片层状交联的疏松多孔结构，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1的生物质炭断面照片；
图2为实施例2的生物质炭断面照片；
图3为实施例3的生物质炭断面照片；
图4为实施例4的生物质炭断面照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将板栗壳置于0.1M的磷酸-尿素溶液中浸渍2小时，取出除去表面多余溶液，再移入预氧化炉中，在温度250℃的空气气氛下预氧化2小时，然后转入管式炭化炉，在流速0.15ml/min的N2气氛保护下，以5℃/min升温至550℃，并保温1小时；自然冷却到100℃后，关闭N2气氛，即制得疏松多孔结构板栗壳基生物质炭。
本实施例制得的疏松多孔结构板栗壳基生物质炭得率为50.32％，碳含量为83.27％，燃烧热值为30.19MJ/Kg。
实施例2
将板栗壳置于0.1M的磷酸-尿素溶液中浸渍3小时，取出除去表面多余溶液，再移入预氧化炉中，在温度250℃的空气气氛下预氧化2小时，然后转入管式炭化炉，在流速0.20ml/min的N2气氛保护下，以5℃/min升温至650℃，并保温1.5小时；自然冷却到100℃后，关闭N2气氛，即制得疏松多孔结构板栗壳基生物质炭。
本实施例制得的疏松多孔结构板栗壳基生物质炭得率为47.16％，碳含量为88.51％，燃烧热值为32.31MJ/Kg。
实施例3
将板栗壳置于0.15M的磷酸-尿素溶液中浸渍3小时，取出除去表面多余溶液，再移入预氧化炉中，在温度250℃的空气气氛下预氧化2小时，然后转入管式炭化炉，在流速0.20ml/min的N2气氛保护下，以5℃/min升温至750℃，并保温2小时，尾气经冷凝装置处理收集有害物质后排放；自然冷却到100℃后，关闭N2气氛，即制得疏松多孔结构板栗壳基生物质炭。
本实施例制得的疏松多孔结构板栗壳基生物质炭得率为40.32％，碳含量为90.82％，燃烧热值为35.48MJ/Kg。
实施例4
将板栗壳置于0.1M的硼酸溶液中浸渍2小时，取出除去表面多余溶液，再移入预氧化炉中，在温度250℃的空气气氛下预氧化4小时，然后转入管式炭化炉，在流速0.15ml/min的N2气氛保护下，以5℃/min升温至650℃，并保温1小时；自然冷却到100℃后，关闭N2气氛，即制得疏松多孔结构板栗壳基生物质炭。
本实施例制得的疏松多孔结构板栗壳基生物质炭得率为45.76％，碳含量为89.59％，燃烧热值为33.69MJ/Kg。

Claims (2)

1.一种疏松多孔结构板栗壳基生物质炭的制备方法，包括：
（1）将板栗壳在催化剂溶液中浸渍2～5小时，取出后除去表面多余溶液；其中，催化剂为磷酸、硼酸、尿素、脒基脲磷酸盐中的一种或几种的混合物；
（2）移入预氧化炉中，在温度250℃～300℃的空气气氛下预氧化1～3小时；
（3）转入管式炭化炉，在流速0.10～0.40mL/min的惰性气体气氛保护下，以5℃/min升温至550℃～750℃，并保温1～2小时；
（4）自然冷却到100℃后，关闭惰性气体，即制得疏松多孔结构板栗壳基生物质炭。
2.根据权利要求1所述的一种疏松多孔结构板栗壳基生物质炭的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的催化剂溶液浓度为0.05～1.0 mol/L。 
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