CN107099314B - 一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法 - Google Patents

一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，制备过程如下：将农林废弃物与微藻以一定比例混合后，在惰性气份下热解，得到富含高附加值长链脂肪酸的生物油产品；热解炭经KOH溶液浸渍负载活化剂后，在高温下活化处理得到具有高比表面积及丰富的活性含氮官能团的掺氮碳材料。本发明在制备长链脂肪酸的过程中未使用任何催化剂，具有方法绿色、过程简单、操作方便、成本低廉的优点，制备的具有优异特性的掺氮碳材料可广泛应用于吸附剂、催化剂、电极材料等领域。本发明方法实现了生物质全组分的高值化利用。

Description

一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法
技术领域
本发明涉及农林废弃物与微藻热解领域，具体涉及一种利用农林废弃物与微藻制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法。
背景技术
生物质是唯一的可再生碳源，地球上每年生长的生物质总量约为1400-1800亿吨，热当量为3*1021J左右，相当于目前世界总能耗的10倍。生物质资源主要包括林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物及畜禽粪便等。其中最常见的是农林废弃物。我国农林废弃物每年达10亿吨，利用我国丰富的农林废弃物资源开发可再生的石油替代液体燃料，对于确保我国可持续发展具有重要意义。
热解是实现农林废弃物高值化转化的一种有效方式，但是目前得到的生物油产品往往存在水份高、含氧量高、pH值低、热值低、组分复杂等问题，阻碍了生物油的后续利用。
通过引入富氢物质进行混合热解，可以有效改善生物油的品质。目前，利用的主要富氢物质有塑料、轮胎等。但这些人工合成物储量有限，难以满足巨量农林废弃物混合热解的需求。
因此，需要开发一种新型的生物质混合热解方法，要求其使用的原料易于获得，成本低廉。
发明内容
针对以上缺陷和改进需求，本发明旨在提出一种利用农林废弃物与微藻制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，实现农林废弃物与微藻混合热解制备生物油高附加值长链脂肪酸，可提高生物油的品质，热解过程中无需催化剂，极大地降低了长链脂肪酸的制备成本，同时，热解炭可以用来制备高附加值的掺氮碳材料。本发明方法解决了生物质废弃物热解生物油和热解炭的高值化利用问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种利用农林废弃物与微藻制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，包括如下步骤：
S1：将微藻与粒径小于120目的农林废弃物分别干燥后混合，获得混合原料，
S2：将混合原料置于固定床反应器中，在惰性气氛下进行热解反应，热解温度为400～800℃，反应时间为20～60min，
S3：采用液氮冷却步骤S2获得的热解挥发份，收集热解挥发份得到富含长链脂肪酸的液体产物，反应完的固体产物为热解炭，热解碳自然冷却至环境温度，
S4：将热解炭负载上KOH，然后将负载KOH的热解炭干燥，接着放入反应器中进行升温，升温至设定温度后进行活化反应，升温速度为10～30℃/min，活化反应温度为700～900℃，保温时间为30～60min，
S5：将步骤S4获得的热解炭进行酸洗，然后用过量的去离子水过滤冲洗，直到滤液成中性，再干燥，获得掺氮碳。
本发明以上发明构思的原理是：农林废弃物与微藻混合热解过程中存在强烈的交互作用，不但可以提高液体生物油的产量，还可以提高生物油的品质。主要体现在两个方面：一方面，微藻具有较高的C含量，较低的O含量，与农林废弃物混合热解过程中，能够抑制乙酸及含氧小物质的形成，从而改善了生物油的酸性和稳定性；另一方面，微藻具有较高的N含量，但农林废弃物具有较低的N含量，与微藻混合热解过程中，能够抑制含氮物质的形成，并且能够有效促进长链脂肪酸的形成，从而改善了生物油的品质，极大地提高了生物油的质量。同时，农林废弃物与微藻混合热解，能够将微藻中的氮固定在焦炭中，提高焦炭的氮含量，而含氮官能团具有较高的活性，使得含氮碳具有广泛的应用前景，从而实现了生物质的高附加值利用。
进一步的，步骤S4中，将热解炭负载上KOH的具体方法为：用KOH溶液浸渍热解碳，将热解碳和KOH溶液的固液混合物经水浴震荡加热足够长时间，以使热解炭与KOH充分混合，同时将水份蒸发，获得负载有KOH的潮湿热解碳。采用以上方式，在热解炭负载上KOH的优点为：KOH是一种高效的活化剂，能够在较低温度下同时实现化学活化和物理活化的效果，主要反应机理为：活化过程中，KOH会刻蚀生物焦碳骨架，产生初步的孔隙网络，并生成K2CO3，K2O，CO和H2等，这些物质会进一步的对焦炭进行化学活化和物理活化，使孔隙率更加发达，同时金属K进行碳基底中深入扩充孔隙，从而能够极大的增加焦炭的孔隙率和比表面积。
进一步的，步骤S5中，将热解炭进行酸洗的具体过程为：将经过活化反应的热解炭浸渍在盐酸中，通过水浴震荡充分搅拌，进行酸洗，以使过量的KOH及反应过程中生成的金属K及含K物质与盐酸溶液充分反应。
进一步的，所述步骤S1中的农林废弃物包括：竹子、木屑、玉米秆中的一种或多种，微藻包括拟微绿球藻、螺旋藻中的一种或多种。
进一步的，所述步骤S1中的农林废弃物与微藻的干燥温度均为100～105℃，干燥时间均为24～26h，农林废弃物与微藻混合质量比为：1:3～3:1。
进一步的，所述步骤S2中惰性气氛载气为氮气或氩气，流量为200～250mL/min。
进一步的，所述步骤S3中得到的长链脂肪酸包括：棕榈酸、棕榈油酸、油酸及十四烷酸。
进一步的，所述步骤S4中，KOH与热解炭的混合质量比为1:2～2:1，水浴震荡的温度为40～80℃，干燥温度为100～105℃，干燥时间为20～24h。
进一步的，所述步骤S4中，活化反应在惰性气体中进行，载气为氮气或氩气，流量为200～300mL/min。
进一步的，所述步骤S5中，酸洗的盐酸浓度为0.5～2mol/L，干燥温度和时间分别为100～105℃和20～24h。
进一步，本发明获得的掺氮碳材料具有发达的孔隙结构及丰富的活性含氮官能团，具有广泛的应用前景，如用作吸附剂、催化剂、电极材料等。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的方法中，利用农林废弃物与微藻混合热解制备高附加值的长链脂肪酸及掺氮碳材料，农林废弃物与微藻混合热解获得长链脂肪酸过程中，无需添加任何催化剂，农林废弃物促进微藻中的脂类的烷氧基键断裂，从而生成大量的长链脂肪酸，且高脂含量的微藻与木质纤维素类农林废弃物以相当质量的比例混合，并在中等温度下热解，更有利于长链脂肪酸的生成。本发明方法实现了绿色化制备长链脂肪酸，同时简化了反应系统和降低了操作的复杂性，从而极大地降低了长链脂肪酸的制备成本。本发明的方法中实现了生物质资源的高值化利用。
(2)本发明的方法中得到的长链脂肪酸包括棕榈酸、棕榈油酸、油酸及十四烷酸，具有很高的选择性，为后续的进一步分离提纯提供了良好的条件，并且，本发明的方法中得到的生物油中乙酸及其他含氧物质含量明显降低，提高了生物油的稳定性和热值，从而提高了生物油的品质。
(3)本发明的方法中得到的掺氮碳材料，具有较高的氮含量和丰富的活性含氮官能团，氮素完全来源于微藻，充分利用了原料中的氮素，本发明方法的这种富氮方式优于通常的外加氮化物的方式(如氮气，尿素等)，避免了对环境造成二次污染。
(4)本发明的方法中得到的热解气副产物具有较高的热值，可以用作燃气，实现了生物质的全面利用，提高了生物质的利用率。
附图说明
图1为本发明实施例中农林废弃物与微藻混合热解制备的长链脂肪酸GC-MS谱图；
图2为本发明实施例中农林废弃物与微藻不同混合比下热解制备的长链脂肪酸的相对含量对比图；
图3为本发明实施例中农林废弃物与微藻混合热解制备的掺氮碳XPS谱图；
图4为本发明实施例中农林废弃物与微藻不同混合热解温度下制备的长链脂肪酸的相对含量对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种利用农林废弃物与微藻制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，具体包括如下步骤：
(1)将农林废弃物粉碎筛分成小于120目，将农林废弃物与微藻分别放入烘箱干燥后，再以一定的质量比进行充分混合，得到农林废弃物与微藻的混合物；
(2)将固定床反应器升到指定温度后，将步骤(1)中的混合原料快速送入反应器，在惰性气氛下进行热解反应；
(3)采用液氮冷却热解挥发份，收集得到富含长链脂肪酸的液体产物，同时收集热解产生的气体产品，可作为燃气使用；反应完的热解炭自然冷却至环境温度；
(4)将步骤(3)中得到的热解炭用KOH溶液浸渍来负载活化剂，混合溶液经水浴震荡加热足够长时间，使热解炭与KOH充分混合，同时将部分水份蒸发；然后将负载KOH的热解炭放入烘箱进一步干燥；
(5)将步骤(4)干燥后的热解炭放入反应器中进行慢速升温，在高温下充分活化反应后，自然冷却至环境温度；
(6)将步骤(5)中得到的热解炭进行酸洗，通过水浴震荡充分搅拌，使过量的KOH及反应过程中生成的金属K及其他含K物质与盐酸溶液充分反应，然后用过量的去离子水过滤冲洗，直到滤液成中性，再放入烘箱干燥，得到掺氮碳材料。
以上方法中，也可以将步骤(4)和步骤(5)合并成一个步骤。
其中，所述步骤(1)中的农林废弃物主要包括：竹子、木屑、玉米秆等中的一种或多种，微藻主要包括拟微绿球藻，螺旋藻等中的一种或多种。农林废弃物与微藻的干燥温度为100～105℃，干燥时间为24～26h，农林废弃物与微藻混合质量比为：1:3～3:1。
步骤(2)中的农林废弃物与微藻的混合热解温度为400～800℃，反应时间为20～60min，惰性气体载气为氮气或氩气，流量为200～250mL/min。
步骤(3)中得到的高附加值长链脂肪酸主要有：棕榈酸、棕榈油酸、油酸及十四烷酸等，可采用超临界萃取方法进行进一步分离提纯。
步骤(4)中KOH与热解炭的混合质量比为1:2～2:1，水浴震荡的温度为40～80℃，烘箱的温度为100～105℃，干燥时间为20～24h。
步骤(5)中热解炭活化处理的升温速率为10～30℃/min，活化反应温度为700～900℃，保温时间为30～60min，活化反应在惰性气体中进行，载气为氮气或氩气，流量为200～300mL/min。
步骤(6)中酸洗的盐酸浓度为0.5～2mol/L，干燥温度和时间分别为100～105℃和20～24h。
本发明以上发明构思的原理是：农林废弃物与微藻混合热解过程中存在强烈的交互作用，不但可以提高液体生物油的产量，还可以提高生物油的品质。主要体现在两个方面：一方面，微藻具有较高的C含量，较低的O含量，与农林废弃物混合热解过程中，能够抑制乙酸及含氧小分子物质的形成，从而改善了生物油的酸性和稳定性；另一方面，微藻具有较高的N含量，但农林废弃物具有较低的N含量，与微藻混合热解过程中，能够抑制含氮物质的形成，并且能够有效促进长链脂肪酸的形成，从而改善了生物油的品质，极大地提高了生物油的质量。同时，农林废弃物与微藻混合热解，能够将微藻中的氮固定在焦炭中，提高焦炭的氮含量，而含氮官能团具有较高的活性，使得含氮碳具有广泛的应用前景，从而实现了生物质的高附加值利用。
在热解炭负载上KOH的优点为：KOH是一种高效的活化剂，能够在较低温度下同时实现化学活化和物理活化的效果，主要反应机理为：活化过程中，KOH会刻蚀生物焦碳骨架，产物初步的孔隙网络，并生成K2CO3，K2O，CO和H2等，这些物质会进一步的对焦炭进行化学活化和物理活化，使孔隙率更加发达，同时金属K进行碳基底中深入扩充孔隙，最后活化后的焦炭经过酸洗水洗后，将残留在焦炭中的过量的KOH及反应过程中生成的金属K及其他含K物质排出，也会形成大量的新的孔隙，从而能够极大的增加焦炭的孔隙率和比表面积。
本发明方法中，通过将农林废弃物与同样量大面广的微藻进行混合热解，可以显著增加生物油中的长链脂肪酸、长链脂肪烃含量，长链脂肪酸是重要的生物柴油平台化合物，经过一步酯化反应即可获得生物柴油；同时还可以降低生物油的含水率，减少对环境有害组分的含量，进而提高生物油的品质。
本发明方法不仅扩展了农林废弃物和微藻的用途，而且提高了生物油的品质，为生物油的后续利用开辟了广阔的前景。同时得到的热解炭具有较高的氮含量，经过活化处理，可得到具有发达孔隙特性及丰富含氮官能团的掺氮碳材料，为热解炭的高附加值应用提供了可能，如作为吸附剂、催化剂、电极材料等。
为了更详细的说明本发明方法，下面结合具体的实施例进一步说明
实施例1
本发明实施例阐述一种利用农林废弃物与微藻制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，所述方法具体包括如下步骤：
S1：将竹子粉碎筛分小于120目，与拟微绿球藻分别放入105℃烘箱干燥24h后，将竹子与拟微绿球藻以质量比1:0(1:0相当于只有一种原料，目的是为了和两种原料混合后结果的对比，突显出来两种原料混合在一起的效果，包括后面的0:1也具有类似的对比作用)进行充分混合，得到农林废弃物与微藻的混合物；
S2：使用直径为45mm，长度为60mm的固定床反应器进行混合热解，将反应器加热到指定温度600℃后，将2g的生物质混合物快速送入反应器中部，反应时间为30min，使混合物充分分解，氩气流量为200mL/min；
S3：热解挥发份由惰性气体氩气带入冷凝器内，经液氮冷却变成富含长链脂肪酸的液体产品。长链脂肪酸包括：棕榈酸、棕榈油酸、油酸及十四烷酸。
收集热解产生的气体产品，可作为燃气使用。
热解炭(比表面积很低，仅为0.59m2/g)经自然冷却至环境温度后。
S4：用KOH溶液浸渍(KOH与热解炭的质量比为0.5)负载活化剂，混合溶液经60℃水浴震荡加热足够长时间，使热解炭与KOH充分混合，同时将水份蒸干，然后放入105℃烘箱进一步干燥24h。
干燥后的热解炭放入反应器中进行慢速升温，活化处理升温速率为20℃/min，在800℃高温下充分活化反应1h后，氩气流量为200mL/min，然后自然冷却至环境温度。
S5：得到的热解炭进行酸洗，酸洗的盐酸浓度为1.5mol/L，通过60℃水浴震荡充分搅拌12h，使过量的KOH及反应过程中生成的金属K及其他含K物质与盐酸溶液充分反应，用过量的去离子水过滤冲洗，直到滤液成中性，再放入105℃烘箱干燥24h，得到掺氮碳材料。
检测结果表明：本实施例中制备的掺氮碳具有发达的孔隙率(比表面积大于1500m2/g)，较高的含氮量(4.5wt.％)，及丰富的表面官能团。
实施例2
本实施例与实施例1相同，只是竹子与拟微绿球藻以质量比3:1进行充分混合。
实施例3
本实施例与实施例1相同，只是竹子与拟微绿球藻以质量比2:1进行充分混合。
实施例4
本实施例与实施例1相同，只是竹子与拟微绿球藻以质量比1:1进行充分混合。
实施例5
本实施例与实施例1相同，只是竹子与拟微绿球藻以质量比1:2进行充分混合。
实施例6
本实施例与实施例1相同，只是竹子与拟微绿球藻以质量比1:3进行充分混合。
实施例7
本实施例与实施例1相同，只是竹子与拟微绿球藻以质量比0:1进行充分混合。
实施例8
本实施例与实施例1相同，只是采用木屑与螺旋藻混合，木屑与螺旋藻混合质量比为1:1，混合热解温度分别为400℃，其他条件与实施例1相同。
检测结果表明：本实施例中制备得到的液体产品中同样具有高含量的长链脂肪酸；得到的掺氮碳材料同样具有高比表面积(大于1500m2/g)，并具有较高的氮含量和丰富的含氮官能团。
实施例9
本实施例与实施例8相同，只是混合热解温度分别为500℃。
实施例10
本实施例与实施例8相同，只是混合热解温度分别为600℃。
实施例11
本实施例与实施例8相同，只是混合热解温度分别为700℃。
实施例12
本实施例与实施例8相同，只是混合热解温度分别为800℃。
实施例13
S1：将竹子粉碎筛分小于120目，与拟微绿球藻分别放入100℃烘箱干燥25h后，将竹子与拟微绿球藻以不同的质量比3:1进行充分混合，得到农林废弃物与微藻的混合物；
S2：使用直径为45mm，长度为60mm的固定床反应器进行混合热解，将反应器加热到指定温度500℃后，将2g的生物质混合物快速送入反应器中部，反应时间为20min，使混合物充分分解，氮气流量为200mL/min；
S3：热解挥发份由惰性气体氩气带入冷凝器内，经液氮冷却变成富含长链脂肪酸的液体产品。长链脂肪酸包括：棕榈酸、棕榈油酸、油酸及十四烷酸。
收集热解产生的气体产品，可作为燃气使用。热解炭经自然冷却至环境温度。
S4：用KOH溶液浸渍(KOH与热解炭的质量比为0.9)负载活化剂，混合溶液经60℃水浴震荡加热足够长时间，使热解炭与KOH充分混合，同时将水份蒸干，然后放入102℃烘箱进一步干燥20h。
干燥后的热解炭放入反应器中进行慢速升温，活化处理升温速率为10℃/min，在700℃高温下充分活化反应30min后，氮气流量为200mL/min，然后自然冷却至环境温度。
S5：得到的热解炭进行酸洗，酸洗的盐酸浓度为1.0mol/L，通过60℃水浴震荡充分搅拌12h，使过量的KOH及反应过程中生成的金属K及其他含K物质与盐酸溶液充分反应，用过量的去离子水过滤冲洗，直到滤液成中性，再放入102℃烘箱干燥22h，得到掺氮碳材料。
实施例14
S1：将竹子粉碎筛分小于120目，与螺旋藻分别放入102℃烘箱干燥26h后，将竹子与拟微绿球藻以不同的质量比2:1进行充分混合，得到农林废弃物与微藻的混合物；
S2：使用直径为45mm，长度为60mm的固定床反应器进行混合热解，将反应器加热到指定温度600℃后，将2g的生物质混合物快速送入反应器中部，反应时间为60min，使混合物充分分解，氩气流量为230mL/min；
S3：热解挥发份由惰性气体氩气带入冷凝器内，经液氮冷却变成富含长链脂肪酸的液体产品。长链脂肪酸包括：棕榈酸、棕榈油酸、油酸及十四烷酸。
收集热解产生的气体产品，可作为燃气使用。热解炭经自然冷却至环境温度。
S4：用KOH溶液浸渍(KOH与热解炭的质量比为1.0)负载活化剂，混合溶液经40℃水浴震荡加热足够长时间，使热解炭与KOH充分混合，同时将水份蒸干，然后放入100℃烘箱进一步干燥24h。
干燥后的热解炭放入反应器中进行慢速升温，活化处理升温速率为20℃/min，在800℃高温下充分活化反应45min后，氩气流量为250mL/min，然后自然冷却至环境温度。
S5：得到的热解炭进行酸洗，酸洗的盐酸浓度为2.0mol/L，通过60℃水浴震荡充分搅拌12h，使过量的KOH及反应过程中生成的金属K及其他含K物质与盐酸溶液充分反应，用过量的去离子水过滤冲洗，直到滤液成中性，再放入105℃烘箱干燥24h，得到掺氮碳材料。
实施例15
S1：将玉米秆粉碎筛分小于120目，与拟微绿球藻分别放入105℃烘箱干燥24h后，将竹子与拟微绿球藻以不同的质量比1:3进行充分混合，得到农林废弃物与微藻的混合物；
S2：使用直径为45mm，长度为60mm的固定床反应器进行混合热解，将反应器加热到指定温度700℃后，将2g的生物质混合物快速送入反应器中部，反应时间为30min，使混合物充分分解，氩气流量为250mL/min；
S3：热解挥发份由惰性气体氩气带入冷凝器内，经液氮冷却变成富含长链脂肪酸的液体产品。长链脂肪酸包括：棕榈酸、棕榈油酸、油酸及十四烷酸。
收集热解产生的气体产品，可作为燃气使用。热解炭经自然冷却至环境温度。
S4：用KOH溶液浸渍(KOH与热解炭的质量比为2.0)负载活化剂，混合溶液经80℃水浴震荡加热足够长时间，使热解炭与KOH充分混合，同时将水份蒸干，然后放入105℃烘箱进一步干燥24h。
干燥后的热解炭放入反应器中进行慢速升温，活化处理升温速率为30℃/min，在900℃高温下充分活化反应1h后，氩气流量为300mL/min，然后自然冷却至环境温度。
S5：得到的热解炭进行酸洗，酸洗的盐酸浓度为0.5mol/L，通过60℃水浴震荡充分搅拌12h，使过量的KOH及反应过程中生成的金属K及其他含K物质与盐酸溶液充分反应，用过量的去离子水过滤冲洗，直到滤液成中性，再放入100℃烘箱干燥20h，得到掺氮碳材料。
图1为本发明实施例中农林废弃物与微藻混合热解制备的长链脂肪酸GC-MS谱图，其表明实施例1-7实验结果，如图1所示，混合比为1:1条件下热解得到的液体产品中高附加值长链脂肪酸的面积百分比(选择性)超过50％，其质量产率达13.25wt.％，即1kg的混合原料可制备0.13kg的长链脂肪酸。
图2为本发明实施例中农林废弃物与微藻不同混合比下热解制备的长链脂肪酸的相对含量对比图，如图2所示，生物油中的高附加值长链脂肪酸主要为棕榈酸、棕榈油酸、油酸及十四烷酸等，生物油中乙酸及其他含氧物质含量降低，提高了生物油的稳定性和热值，从而提高了生物油的品质。
图3为本发明实施例中农林废弃物与微藻混合热解制备的掺氮碳XPS谱图，其表明实施例8-12实验结果，如图3所示，掺氮碳的表面含氮官能团主要为：吡啶-N、吡咯-N、蛋白质-N、季-N，可广泛应用于吸附剂、催化剂、电极材料等领域。
图4为本发明实施例中农林废弃物与微藻不同混合热解温度下制备的长链脂肪酸的相对含量对比图，如图4所示，在不同的混合热解温度下，生物油中富含高附加值的长链脂肪酸，且几乎没有乙酸及其他含氧物质形成，改善了生物油的酸性及稳定性，有效地提高了生物油的质量，降低了对设备的腐蚀性，有利于后续的进一步利用。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将微藻与粒径小于120目的农林废弃物分别干燥后混合，获得混合原料，微藻包括拟微绿球藻、螺旋藻中的一种或多种，
S2：将混合原料置于固定床反应器中，在惰性气氛下进行热解反应，热解温度为400～800℃，反应时间为20～60min，
S3：采用液氮冷却步骤S2获得的热解挥发份，收集热解挥发份得到富含长链脂肪酸的液体产物，反应完的固体产物为热解炭，热解炭 自然冷却至环境温度，
S4：将热解炭负载上KOH，然后将负载KOH的热解炭干燥，接着放入反应器中进行升温，升温至设定温度后进行活化反应，升温速度为10～30℃/min，活化反应温度为700～900℃，保温时间为30～60min，
S5：将步骤S4获得的热解炭进行酸洗，然后用过量的去离子水过滤冲洗，直到滤液成中性，再干燥，获得掺氮碳。
2.根据权利要求1所述的一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，其特征在于，步骤S4中，将热解炭负载上KOH的具体方法为：
用KOH溶液浸渍热解炭 ，将热解炭 和KOH溶液的固液混合物经水浴震荡加热足够长时间，以使热解炭与KOH充分混合，同时将水份蒸发，获得负载有KOH的潮湿热解炭 。
3.根据权利要求2所述的一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，其特征在于，步骤S5中，将热解炭进行酸洗的具体过程为：将经过活化反应的热解炭浸渍在盐酸中，通过水浴震荡充分搅拌，进行酸洗，以使过量的KOH及反应过程中生成的金属K及含K物质与盐酸溶液充分反应。
4.根据权利要求1所述的一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，其特征在于，所述步骤S1中的农林废弃物包括：竹子、木屑、玉米秆中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，其特征在于，所述步骤S1中的农林废弃物与微藻的干燥温度均为100～105℃，干燥时间均为24～26h，农林废弃物与微藻混合质量比为：1:3～3:1。
6.根据权利要求1所述的一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，其特征在于，所述步骤S2中惰性气氛载气为氮气或氩气，流量为200～250mL/min。
7.根据权利要求1所述的一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，其特征在于，所述步骤S3中得到的长链脂肪酸包括：棕榈酸、棕榈油酸、油酸及十四烷酸。
8.根据权利要求2所述的一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，其特征在于，所述步骤S4中，KOH与热解炭的混合质量比为1:2～2:1，水浴震荡的温度为40～80℃，干燥温度为100～105℃，干燥时间为20～24h。
9.根据权利要求1所述的一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，其特征在于，所述步骤S4中，活化反应在惰性气体中进行，载气为氮气或氩气，流量为200～300mL/min。
10.根据权利要求3所述的一种利用农林废弃物制备长链脂肪酸和掺氮碳的方法，其特征在于，所述步骤S5中，酸洗的盐酸浓度为0.5～2mol/L，干燥温度和时间分别为100～105℃和20～24h。
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