CN103923967B - 一种秸秆的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种秸秆的综合利用方法,目的在于解决目前秸秆主要采用腐烂或焚烧方式进行处理,严重污染环境和空气质量,秸秆腐烂或焚烧也是一种资源浪费的问题。该方法包括制备秸秆细粉、制备复合菌剂、反应、后处理等步骤。本发明通过化学、生物工程综合手段的运用,将秸秆转化为多种产品,不仅有效解决了秸秆腐烂或焚烧,所导致的环境污染、资源浪费的问题,而且制备的产品具有用途广泛、经济附加值高的优点,对于实现秸秆的长期、可持续应用具有重要影响,具有显著的进步意义。通过本发明的方法,能够得到酒精、活性炭、液体燃料、饲料、生物质炭、肥料、等多种物质,变废为宝,显著提高秸秆的附加值,对于秸秆的长期可持续利用具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及农业工业工程领域,尤其是秸秆的综合利用,具体为一种秸秆的综合利用方法。
背景技术
近年来,随着科学技术的快速进步,以及人民群众物质生活的不断提高,群众对物质生活、健康长寿、提高身体素质的要求和希望也在同步增长,而空气质量直接关乎人民的身体健康,人民对空气质量的要求也越来越高。
我国作为发展中国家,同时也是一个农业大国,农业生产所产生的农业废料物产量巨大。农业废弃物是指在农业作物、林业作物收获和加工过程中,所产生的秸秆、糠皮、山茅草、枯树叶、木屑以及食品工业排出的残渣等。随着我国农业的快速发展,农业固体废弃物的数量也呈逐年增长的趋势。据初步统计,我国每年所产生的农作物秸秆量约为7×108T,其中:稻草2×38T,稻壳3030×104T,玉米杆2.2×108T,豆类和秋杂粮作物秸秆1.0×108T,花生、薯类藤蔓、甜菜叶等1.0×104T,废糖蜜402×104T,酒糟1583×104T,禽粪7300×44T。目前,我国的农业废弃物多用作农家燃料、家禽饲料、田间堆肥,仅仅为初级应用,仅有少量用于草编、造纸等深加工。大量的秸秆、茅草、木枝等农业废弃物腐烂或焚烧在田间,不仅会造成空气污染,而且严重影响人们的身体健康。农村的秸秆废弃物存量居高不下,无法得到有效的处理,严重影响和污染环境和空气,是一种严重的资源浪费。而另一方面,工业能源的大规模开发利用又导致全球性的能源短缺、环境问题,资源枯竭、空气恶化、油荒、电荒等日益困扰着人们的日常生活和工作。
面对农业废弃物这一公害,党和国家高度重视,并采取了一些相应的措施。党的十八大已把“坚持节约资源和保护环境”作为“基本国策”,从源头扭转生态环境恶化的趋势,为人民创造良好的生产生活环境,为全球生态安全做出贡献。秸秆作为主要的农业废弃物,其是治理的重点。然而,目前主要强调:“秸秆不焚烧,资源不浪费,环境不污染”的政策措施,缺乏行之有效的应用措施,难以做到对秸秆的有效利用。
因此,目前迫切需要能够对秸秆进行有效利用的措施,一方面减少秸秆的数量,避免其对环境的污染,另一方面提高能源利用利用率,实现秸秆的经济效益,只有通过对秸秆的综合利用,才能实现秸秆的长期循环治理,从源头解决秸秆所带来的污染问题。
发明内容
本发明的发明目的在于:针对目前秸秆主要采用腐烂或焚烧方式进行处理,严重污染环境和空气质量,秸秆腐烂或焚烧也是一种资源浪费的问题,提供一种秸秆的综合利用方法。本发明通过化学、生物工程综合手段的运用,将秸秆转化为多种产品,不仅有效解决了秸秆腐烂或焚烧,所导致的环境污染、资源浪费的问题,而且制备的产品具有用途广泛、经济附加值高的优点,具有广阔的市场应用前景。同时本发明的工艺流程简便,易于操作,能够满足工厂大规模生产的要求,对于实现秸秆的长期、可持续应用具有重要影响,具有显著的进步意义。通过本发明的方法,能够得到酒精、活性炭、液体燃料、饲料、肥料、等多种物质,变废为宝,显著提高,秸秆的附加值,对于秸秆的长期可持续利用具有重要的意义。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种秸秆的综合利用方法,包括如下步骤:
(1)将秸秆粉碎后,得秸秆细粉,备用;
(2)分别取酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌,按配比混合,得复合菌剂;
(3)分别向反应器中加入秸秆细粉、复合菌剂,并向其中加水,使反应器中的混合物湿润,密闭厌氧发酵2~5天,得一次发酵产物;
(4)步骤3完成后,再向一次发酵产物中加入秸秆细粉,密闭厌氧发酵3~15天,得二次发酵产物;
(5)先向二次发酵产物中加入盐酸,进行灭菌处理,再向其中加入碱式碳酸盐,进行中和处理,得反应产物;
(6)将反应产物进行过滤,分别得滤液和滤渣;
(7)将步骤5得到的滤液进行减压蒸馏,分别得酒精和木素液,即可;
所述步骤2的复合菌剂由如下重量份数比的组分组成:3~5份酵母菌、8~15份黄曲霉菌、12~20份黑曲霉菌;
所述步骤3中,以步骤3加入的秸秆细粉计,每1000kg秸秆细粉加入0.6~3kg复合菌剂;
所述步骤4中,以一次发酵产物计,每1000kg一次发酵产物在步骤4中需要加入1000~8000kg第二部分秸秆细粉。
所述步骤5中,以二次发酵产物计,每1000kg二次发酵产物加入80~150mol的盐酸,每1000kg二次发酵产物加入70~100mol的碱式碳酸盐。
所述步骤5中,盐酸的浓度为5%~20%。
所述步骤5中,碱式碳酸盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种。
将步骤6制备的滤渣用作饲料添加物或肥料。
将步骤6制备的滤渣进行干燥,即得饲料添加物。
将步骤7制备的木素液用作燃料。
将步骤7制备的木素液在110~125℃下干燥1.5~3h,得炭化产物,将炭化产物与氯化锌混合,得炭化反应物;
在惰性气体保护下,将炭化反应物在300~700℃下活化60~120min,然后将活化后的产物冷却,再将活化后的产物洗涤至中性,得活性炭。
在惰性气体保护下,先将炭化反应物以5~8℃/min的升温速度升温至300~700℃,再将炭化反应物在300~700℃下活化60~120min,然后将活化后的产物冷却,再将活化后的产物洗涤至中性,得活性炭。
取出活性炭,在剩余的物质进行热化处理、压缩,得到生物质炭肥。
所述惰性气体为氮气、氩气中的一种。
针对前述问题,本发明提供一种秸秆的综合利用方法。通过采用化学、生物工程等技术对秸秆资源进行综合利用,将秸秆转化为有用的生产、生活原料,变废为宝,不仅有效解决了秸秆污染、资源浪费的问题,为人们创造良好的生产、生活环境,而且将秸秆转换为有用的物质,从而提高了秸秆的附加值,最终使得秸秆的综合处理能够长期、循环进行,对于秸秆的处理具有重要意义。
秸秆作为农业废弃物,其中含有对农业、医药等方面有用的物质。这些物质的充分利用,对于节约能源,促进循环经济的长期、可持续发展大有益处。
通过对稻草、小麦秸、玉米秸、谷草、大麦秸、燕麦秸、大豆秸等不同秸秆成分的分析,申请人发现,秸秆具有许多共性:⑴.在组成元素上,主要为糖类,其中COH的总含量达70~90%,其次含有N、P、K、S等常量元素及多种微量元素,属于碘型的有机物质;⑵.在组成化合物上,秸秆中均不同程度含有纤维素、木质素、淀粉、蛋白质等营养成分,及生物碱、单宁质、胶质或蜡质、酚基和醛基化合物等,在灰分中含有大量的无机矿物;⑶.在构造形式上,秸秆内存在着大量的由坚固细胞壁构成的植物纤维、细胞内部和细胞之间有大量的微孔隙;⑷.在物理性质上,普遍具有表面密度小、韧度大、抗拉、抗弯、抗冲击能力强的特点,干燥前对热、电的绝缘性和对声音的吸收能力好;⑸秸秆具有较好的可燃性,并能产生一定的热量,热值一般为(1.2~1.6)×104Kj/Kg,虽然热值较低,但含硫量极少,燃烧清洁。
为了使得秸秆资源得到充分利用,本发明提供一种秸秆的综合利用方法。本发明首先将秸秆粉碎,制备成秸秆细粉。其次按份数比酵母菌:黄曲霉菌:黑曲霉菌=3~5:8~15:12~20称取菌剂,制备复合菌剂。酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧环境下都能生存,属于兼性厌氧菌。酵母菌在缺乏氧气时,会将糖类转化成为二氧化碳和乙醇来获取能量。黄曲霉菌,又称黄曲霉或黄霉菌,是一种常见的霉菌,在霉变的花生中较为常见,如果过量使用含有黄曲霉菌的花生,将会对人体产生极大的危害。目前,在大多数情况下,黄曲霉菌主要作为一种污染菌进行去除,主要去除方式包括高温灭活、使用杀菌剂等,未见相关应用的报道。黑曲霉菌,又称黑曲霉,半知菌亚门,丝孢纲,丝孢目,丛梗孢科,曲霉属真菌中的一个常见种。广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中。
然后,分别向反应器中加入秸秆细粉、复合菌剂,并向其中加水,使反应器中的混合物湿润,密闭厌氧发酵2~5天,得一次发酵产物。由于秸秆本身具有一定的硬度,虽然对其进行了粉碎,但秸秆的分解仍然较为困难。因此,本发明采用了前述复合菌剂,其中酵母菌、黄曲霉菌、黑曲霉菌的份数比为3~5:8~15:12~20,该配比在本发明中具有创造性,说明如下。
一次发酵产物的制备主要分为两个阶段:(1)初始阶段,(2)快速反应阶段。在初始阶段中,秸秆细粉、复合菌剂在反应器内开始反应,秸秆分解较为困难,菌类生长缓慢。因此,本发明采用低份数比酵母菌与高份数比黄曲霉菌、黑曲霉菌的配合。众所周知,黄曲霉菌作为一种有害菌种,通常需要将其进行去除,而本发明的申请人发现,黄曲霉菌具有较强的活性,对于环境的适应性较强,且生长速度较快,因此,本发明在初始阶段采用了大剂量的黄曲霉菌,通过黄曲霉菌快速分解秸秆,为酵母菌的生长提供条件。而酵母菌的活性相对较弱,如果采用大剂量的酵母菌直接处理秸秆,反应速度过慢,周期过长,在前期甚至可能出现酵母菌直接相互竞争、抑制生长的情况,降低处理秸秆的速度。而本发明复合菌剂中采用大剂量黄曲霉菌与小剂量酵母菌的配合,通过黄曲霉菌达到快速分解秸秆,并为酵母菌生长提供所需能量,同时酵母菌能够吸附黄曲霉菌,从而黄曲霉菌本身也能为酵母菌提供养分,促进酵母菌的快速生长繁殖。同时,酵母菌在厌氧条件下,二氧化碳和乙醇,二氧化碳作为温室气体,有利于反应物内温度的升高,而酒精的热容则相对较大,能够起到维持反应温度的目的,从而为黑曲霉菌的生长提供适宜的温度和湿度,促进黑曲霉菌的发展。当秸秆被快速分解后,酵母菌大量繁殖后,进入第二阶段:快速反应阶段。申请人发现:酵母菌能够吸附并抑制黄曲霉菌的生长。进入第二阶段后,酵母菌大量吸附黄曲霉菌并降低其毒性,同时抑制黄曲霉菌的生长,并将黄曲霉菌消化,使得在酵母菌快速生长的同时,黄曲霉菌被去除,有效避免了后期可能出现的黄曲霉菌污染。同时,酵母菌产生的酒精,作为一种液体,能够为酵母菌、黑曲霉菌的生长提供一个天然的密封环境,为两者的生存提供适宜的pH值、厌氧条件,也有效避免了反应时,反应器内温度过高,导致黑曲霉菌生长速度减缓的问题。当酵母菌消除黄曲霉菌后,其基本处于生长旺盛期,此时,酵母菌和黑曲霉菌的活性最高,两者的生长达到平衡状态,反应稳定、快速。
在常规方法中,是将菌种直接加入到反应器内进行反应,其反应周期长,反应条件不易控制。在本发明中,采用两段发酵,通过前面的发酵得到一次发酵产物,再向其中加入秸秆细粉,进行二次发酵。本发明中,一次发酵产物具有菌种的作用,由于一次发酵产物内部条件可控、稳定,适于菌种的生长,因此向其中加入秸秆细粉进行二次发酵时,有利于反应器内菌种的稳定,保证菌种的反应条件,促进反应的快速完成。与现有方法相比,本发明的生产周期约为5~25天,能够显著缩短生产周期,具有反应速度快、周期短的特点。
然后,再先向二次发酵产物中加入盐酸,由于菌类的生长需要适宜的pH值,因此,加入盐酸能够起到灭菌的作用。加入的盐酸浓度为5%~20%(即:盐酸的质量分数为5%~20%)。然后,再向其中加入碱式碳酸盐,进行中和处理,使得到的反应产物接近中性。碱式碳酸盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种。
再将得到的反应产物进行过滤,分别得滤液和滤渣。通过前述培养,酵母菌和黑曲霉菌在处理秸秆的同时,得到蛋白质含量较高的菌丝体,其中含有大量的氨基酸等物质。经过分析后发现,这些物质不仅能作为动物的营养饲料,还具有预防动物疾病的作用,对于促进预防动物疾病具有重要意义。因此,本发明进行了进一步的应用。滤渣用作动物饲料或饲料添加物。本发明的滤渣也可以作为农用肥料,用于植物的栽培和生长,由于本发明的滤渣通过微生物发酵所产生,是一种可降解的天然有机肥,对土壤具有良好的保护作用,不会引起土壤板结,对于土壤的长期可循环利用具有重要意义,同时还能促进植物的快速增长,促进农民增产增收。由于酵母菌在发酵时,产生了部分酒精,因此,本发明对滤液进行了减压蒸馏,酒精的沸点较低,其被蒸馏出来,余下的是含有木素的溶液,简称木素液。酒精收集,备用。木素液可直接作为液态燃料,进行燃烧,具有体积小、热值高等优点,其也可用作制备活性炭的原料。将木素液在110~125℃下干燥1.5~3h,得炭化产物,将炭化产物与氯化锌混合,得炭化反应物;在惰性气体保护下,将炭化反应物在300~700℃下活化60~120min,然后将活化后的产物冷却,再将活化后的产物洗涤至中性,得活性炭。本发明中,由于采用生物分解,因而所得到的木素液中的木素等组分具有超细的粒径,所制备的活性炭具有粒径小、比较面积大的有点,是一种优良的活性炭材料。
本发明通过化学、生物工程综合手段的运用,将秸秆转化为多种产品,不仅有效解决了秸秆腐烂或焚烧,所导致的环境污染、资源浪费的问题,而且制备的产品具有用途广泛、经济附加值高的优点,具有广阔的市场应用前景。同时本发明的工艺流程简便,易于操作,能够满足工厂大规模生产的要求,对于实现秸秆的长期、可持续应用具有重要影响,具有显著的进步意义。通过本发明的方法,分别得到滤渣、酒精和木素液,滤渣能够用作动物饲料,酒精能够用作工业燃料,木素液能够直接燃烧,还可以制成活性炭。同时,本发明制备的活性炭具有较高的活性、较大的比表面积,能够满足活性炭应用的需求,也为活性炭的制备提供了一种新的途径。
与现有技术相比,本发明具有较好的经济效益和社会效益,不仅能够为政府排忧,解决环境污染问题,避免资源浪费。同时,能够为农民增收致富,提供一种新的途径,还能解决部分就业问题,缓解就业压力,本发明的滤渣还可作为饲料或肥料,用于农业生产中。用作饲料时,能够作为动物饲料添加剂,起到预防家禽疾病,,促进家禽快速生长的目的。用作农业肥料时,能够避免普通化肥对土壤的危害,对于土壤的保护,具有重要的意义。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
将秸秆粉碎后,制备成秸秆细粉,备用。分别取酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌,酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌的重量份数比为3:10:12,混合,得得复合菌剂。
分别向反应器中加入1000kg秸秆细粉、2.2kg复合菌剂,再向反应池内加入部分水,使反应器中秸秆细粉与复合菌剂的混合物湿润,密闭厌氧发酵3天,得一次发酵产物。完成后,向一次发酵产物中加入3000kg秸秆细粉,密闭厌氧发酵10天,得二次发酵产物。
向二次发酵产物中加入质量百分比为15%的盐酸,混合均匀,静置30minh,进行灭菌。然后再向其中碳酸氢钠,进行中和处理,得反应产物。盐酸的加入量、碳酸氢钠的加入量均以二次发酵产物计,每1000kg二次发酵产物加入100mol的盐酸,每1000kg二次发酵产物加入80mol的碳酸氢钠。
将反应产物进行过滤,分别的滤液和滤渣。将滤渣作为动物饲料。将滤液进行减压蒸馏,得到酒精和含有大量木素的溶液(即木素液)。可将木素液用作燃料,或将其制备成活性炭。
制备活性炭的步骤如下:木素液在120℃下干燥2.5h,得炭化产物,将炭化产物与氯化锌混合,得炭化反应物;在氩气保护下,将炭化反应物在500℃下活化80min,然后将活化后的产物冷却,再将活化后的产物洗涤至中性,得活性炭。
经测定,本实施例制备的酒精纯度为95%,具有与工业用酒精相同的性质,能够作为工业酒精直接应用。所制备的活性炭比表面积为2307m2/g,显著高于普通活性炭。
同时,申请人将本发明的滤渣作为饲料添加家,用于家禽饲养。
分别选取两块面积相同的鱼池,各放1000尾草鱼育苗,鱼苗的平均体长为3.5cm,体重为0.01kg。以采用本发明滤渣的一组为实验组,另一组为对照组。实验组每天投放45千克青草、5千克滤渣,对照组每天投放50千克青草,饲养120天。分别对两池中的鱼苗进行抽样检测:分别随机选取五十位鱼苗,测量鱼苗体长、重量,计算平均值。经测定,对照组鱼苗的平均体长为16.3cm,体重为0.32kg;实验组鱼苗的平均体长为18.2cm,体重为0.39k。同时,对照组在生长过程中出现3次育苗死亡情况,实验组未发现类似情况。
实施例2
将秸秆粉碎后,制备成秸秆细粉,备用。分别取酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌,酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌的重量份数比为5:8:20,混合,得得复合菌剂。
分别向反应器中加入1000kg秸秆细粉、1.0kg复合菌剂,再向反应池内加入部分水,使反应器中秸秆细粉与复合菌剂的混合物湿润,密闭厌氧发酵5天,得一次发酵产物。完成后,向一次发酵产物中加入7000kg秸秆细粉,密闭厌氧发酵10天,得二次发酵产物。
向二次发酵产物中加入质量百分比为15%的盐酸,混合均匀,静置30minh,进行灭菌。然后再向其中碳酸氢钠,进行中和处理,得反应产物。盐酸的加入量、碳酸氢钠的加入量均以二次发酵产物计,每1000kg二次发酵产物加入120mol的盐酸,每1000kg二次发酵产物加入90mol的碳酸氢钠。
将反应产物进行过滤,分别的滤液和滤渣。将滤渣作为肥料。将滤液进行减压蒸馏,得到酒精和木素液。经测定,本实施例制备的酒精纯度为92%。
制备活性炭的步骤如下:木素液在110℃下干燥3h,得炭化产物,将炭化产物与氯化锌混合,得炭化反应物;在氩气保护下,将炭化反应物在350℃下活化120min,然后将活化后的产物冷却,再将活化后的产物洗涤至中性,得活性炭。
所制备的活性炭比表面积为2678m2/g。
将本发明的滤渣用作肥料,种植玉米。取十亩地进行玉米种植,每亩为一组,幼苗种植时施肥一次,施滤渣35kg,不添加化肥。玉米成熟后,对玉米进行收集,采用本发明滤渣种植的玉米亩均产量高于普通化肥种植玉米65~80kg,说明本发明具有显著的促进植物生长作用。
实施例3
将秸秆粉碎后,制备成秸秆细粉,备用。分别取酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌,酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌的重量份数比为3.5:15:15,混合,得得复合菌剂。
分别向反应器中加入1000kg秸秆细粉、0.8kg复合菌剂,再向反应池内加入部分水,使反应器中秸秆细粉与复合菌剂的混合物湿润,密闭厌氧发酵5天,得一次发酵产物。完成后,向一次发酵产物中加入2000kg秸秆细粉,密闭厌氧发酵5天,得二次发酵产物。
向二次发酵产物中加入质量百分比为15%的盐酸,混合均匀,静置30minh,进行灭菌。然后再向其中碳酸氢钠,进行中和处理,得反应产物。盐酸的加入量、碳酸氢钠的加入量均以二次发酵产物计,每1000kg二次发酵产物加入85mol的盐酸,每1000kg二次发酵产物加入75mol的碳酸氢钠。
将反应产物进行过滤,分别的滤液和滤渣。将滤液进行减压蒸馏,得到酒精和木素液。
制备活性炭的步骤如下:木素液在125℃下干燥1.5h,得炭化产物,将炭化产物与氯化锌混合,得炭化反应物;在氩气保护下,将炭化反应物在700℃下活化60min,然后将活化后的产物冷却,再将活化后的产物洗涤至中性,得活性炭。
所制备的活性炭比表面积为2369m2/g。
实施例4
将秸秆粉碎后,制备成秸秆细粉,备用。分别取酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌,酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌的重量份数比为4.5:8:15,混合,得得复合菌剂。
分别向反应器中加入1000kg秸秆细粉、3.0kg复合菌剂,再向反应池内加入部分水,使反应器中秸秆细粉与复合菌剂的混合物湿润,密闭厌氧发酵4天,得一次发酵产物。完成后,向一次发酵产物中加入6000kg秸秆细粉,密闭厌氧发酵15天,得二次发酵产物。
向二次发酵产物中加入质量百分比为20%的盐酸,混合均匀,静置30minh,进行灭菌。然后再向其中碳酸氢钠,进行中和处理,得反应产物。盐酸的加入量、碳酸氢钾的加入量均以二次发酵产物计,每1000kg二次发酵产物加入135mol的盐酸,每1000kg二次发酵产物加入100mol的碳酸氢钾。
将反应产物进行过滤,分别的滤液和滤渣。将滤液进行减压蒸馏,得到酒精和木素液。
制备活性炭的步骤如下:木素液在125℃下干燥1.5h,得炭化产物,将炭化产物与氯化锌混合,得炭化反应物;在氩气保护下,将炭化反应物在700℃下活化60min,然后将活化后的产物冷却,再将活化后的产物洗涤至中性,得活性炭。
所制备的活性炭比表面积为2158m2/g。
实施例5
将秸秆粉碎后,制备成秸秆细粉,备用。分别取酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌,酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌的重量份数比为5:12:10,混合,得得复合菌剂。
分别向反应器中加入1000kg秸秆细粉、2.5kg复合菌剂,再向反应池内加入部分水,使反应器中秸秆细粉与复合菌剂的混合物湿润,密闭厌氧发酵5天,得一次发酵产物。完成后,向一次发酵产物中加入5000kg秸秆细粉,密闭厌氧发酵12天,得二次发酵产物。
向二次发酵产物中加入质量百分比为15%的盐酸,混合均匀,静置30minh,进行灭菌。然后再向其中碳酸氢钠,进行中和处理,得反应产物。盐酸的加入量、碳酸氢钾的加入量均以二次发酵产物计,每1000kg二次发酵产物加入115mol的盐酸,每1000kg二次发酵产物加入90mol的碳酸氢钾。
将反应产物进行过滤,分别的滤液和滤渣。将滤液进行减压蒸馏,得到酒精和木素液。
制备活性炭的步骤如下:木素液在125℃下干燥1.5h,得炭化产物,将炭化产物与氯化锌混合,得炭化反应物;在氩气保护下,将炭化反应物在700℃下活化60min,然后将活化后的产物冷却,再将活化后的产物洗涤至中性,得活性炭。
所制备的活性炭比表面积为2316m2/g。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种秸秆的综合利用方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将秸秆粉碎后,得秸秆细粉,备用;
(2)分别取酵母菌、黑曲霉菌、黄曲霉菌,按配比混合,得复合菌剂;
(3)分别向反应器中加入秸秆细粉、复合菌剂,并向其中加水,使反应器中的混合物湿润,密闭厌氧发酵2~5天,得一次发酵产物;
(4)步骤(3)完成后,再向一次发酵产物中加入秸秆细粉,密闭厌氧发酵3~15天,得二次发酵产物;
(5)先向二次发酵产物中加入盐酸,进行灭菌处理,再向其中加入碱式碳酸盐,进行中和处理,得反应产物;
(6)将反应产物进行过滤,分别得滤液和滤渣;
(7)将步骤(6)得到的滤液进行减压蒸馏,分别得酒精和木素液,即可;
所述步骤(2)的复合菌剂由如下重量份数比的组分组成:3~5份酵母菌、8~15份黄曲霉菌、12~20份黑曲霉菌;
所述步骤(3)中,以步骤(3)加入的秸秆细粉计,每1000kg秸秆细粉加入0.6~3kg复合菌剂;
所述步骤(4)中,以一次发酵产物计,每1000kg一次发酵产物在步骤(4)中需要加入1000~8000kg第二部分秸秆细粉。
2.根据权利要求1所述的秸秆的综合利用方法,其特征在于,所述步骤(5)中,以二次发酵产物计,每1000kg二次发酵产物加入80~150mol的盐酸,每1000kg二次发酵产物加入70~100mol的碱式碳酸盐。
3.根据权利要求1所述的秸秆的综合利用方法,其特征在于,所述步骤(5)中,碱式碳酸盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的秸秆的综合利用方法,其特征在于,将步骤(6)制备的滤渣用作饲料添加物或肥料。
5.根据权利要求1所述的秸秆的综合利用方法,其特征在于,将步骤(6)制备的滤渣进行干燥,即得饲料添加物。
6.根据权利要求1所述的秸秆的综合利用方法,其特征在于,将步骤(7)制备的木素液用作燃料。
7.根据权利要求1-6任一项所述的秸秆的综合利用方法,其特征在于,将步骤(7)制备的木素液在110~125℃下干燥1.5~3h,得炭化产物,将炭化产物与氯化锌混合,得炭化反应物;
在惰性气体保护下,将炭化反应物在300~700℃下活化60~120min,然后将活化后的产物冷却,再将活化后的产物洗涤至中性,得活性炭。
8.根据权利要求7所述的秸秆的综合利用方法,其特征在于,在惰性气体保护下,先将炭化反应物以5~8℃/min的升温速度升温至300~700℃,再将炭化反应物在300~700℃下活化60~120min,然后将活化后的产物冷却,再将活化后的产物洗涤至中性,得活性炭。
9.根据权利要求8所述的秸秆的综合利用方法,其特征在于,取得活性炭,在将剩余物经过热化处理、压缩,得到生物质炭肥。
10.根据权利要求7所述的秸秆的综合利用方法,其特征在于,所述惰性气体为氮气、氩气中的一种。
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