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
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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