CN105126777A - 一种使用大豆秸秆生产生物碳的方法 - Google Patents

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王培武
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Abstract

本发明涉及一种使用大豆秸秆生产生物碳的方法，包括以下步骤：（1）、将大豆秸秆破碎成80目的粉末，密封发酵2-3天；（2）、将步骤（1）发酵好的大豆秸秆使用清水洗涤，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

一种使用大豆秸秆生产生物碳的方法
技术领域
本发明属于材料制备领域，具体涉及一种使用大豆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大豆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：
一种使用大豆秸秆生产生物碳的方法，包括以下步骤：
（1）、将大豆秸秆破碎成80目的粉末，将大豆秸秆加水使其含水量为50-60%，密封发酵2-3天；
（2）、将步骤（1）发酵好的大豆秸秆使用清水洗涤，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5.6:8:12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2400m2／克，相对于常规活性炭提升50%以上，而且空隙中微孔的比例在93.5%以上，吸附性大大提升。
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
一种使用大豆秸秆生产生物碳的方法，包括以下步骤：
（1）、将大豆秸秆破碎成80目的粉末，将大豆秸秆加水使其含水量为50-60%，密封发酵2-3天；
（2）、将步骤（1）发酵好的大豆秸秆使用清水洗涤，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5.6:8:12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，尤其针对大豆秸秆，效果更好，发酵后使用混合酸进行处理可以提升制成的生物碳中的空隙率，而且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)

1.一种使用大豆秸秆生产生物碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、将大豆秸秆破碎成80目的粉末，将大豆秸秆加水使其含水量为50-60%，密封发酵2-3天；
（2）、将步骤（1）发酵好的大豆秸秆使用清水洗涤，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5.6:8:12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所述的一种大豆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1-3MPa，在处理时挤压的压强逐渐增大，压强增幅为0.2MPa/min。
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