CN107603650A - 一种生物质炭 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质炭，涉及秸秆应用技术领域，将秸秆进行破碎，将破碎后的秸秆放入尿素溶液中煮沸，然后进行过滤，烘干，得到秸秆碎料，采用二氧化碳将炭化炉中空气排出，然后在炭化炉中对秸秆碎料进行高温加热处理，然后进行气冷至零下10℃，保温2小时后，自然恢复至室温，再与乙醇混合后进行研磨，过滤，过70目筛，干燥至恒重，得到生物质炭，通过本发明制备的生物质炭为基础加工成的活性炭的吸附效果相较于椰壳活性炭吸附效果高一倍左右，同时，本发明制备的生物质炭能够在施入土壤中后，能够促进农作物对肥料养分的吸收，促进农作物生长，提高产量。
Description
技术领域
本发明属于秸秆应用技术领域，具体涉及一种生物质炭。
背景技术
我国是秸秆产出大国，农作物秸秆的污染问题一直是困扰农业发展的瓶颈，如秸秆等农业废弃物在田间焚烧，林业产品加工产生的木屑、锯末等被直接丢弃，食品加工的壳、皮等被当作垃圾填埋，这不仅污染了环境，还造成了生物质资源的巨大浪费。因此，将生物质原料转化为生物质炭不仅实现了废弃资源的高附加值再利用，还满足了对生物质炭的巨大需求。
生物质炭应用范围广，其可以与肥料结合，提高农作物对土壤的肥效吸收效果，也可以进一步加工制成活性炭。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种生物质炭。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种生物质炭，将秸秆进行破碎，将破碎后的秸秆放入尿素溶液中煮沸，然后进行过滤，烘干，得到秸秆碎料，采用二氧化碳将炭化炉中空气排出，然后在炭化炉中对秸秆碎料进行高温加热处理，然后进行气冷至零下10℃，保温2小时后，自然恢复至室温，再与乙醇混合后进行研磨，过滤，过70目筛，干燥至恒重，得到生物质炭。
进一步的，所述秸秆为玉米秸秆与荆条按10:1.5-3.0质量比例混合而成。
进一步的，所述将秸秆进行破碎为将秸秆破碎至1.5cm。
进一步的，所述将破碎后的秸秆放入尿素溶液中煮沸为：将破碎后的秸秆采用100℃水蒸气熏蒸40min，然后再与质量分数为5%的尿素溶液按250g：800mL的比例混合后，加热至沸腾，保温30min，自然冷却至室温后，进行过滤。
进一步的，所述烘干为在120℃下烘干至含水率低于10%。
进一步的，所述高温处理过程为加热处理分两次进行，先加热至300℃，保温1小时，然后再快速加热至600℃，保温30min。
进一步的，所述气冷为采用温度为零下10℃的循环氮气对高温处理后的秸秆碎料进行冷却。
进一步的，所述与乙醇混合后进行研磨，研磨时间为2小时，所述乙醇为无水乙醇。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过采用玉米秸秆与一定量的荆条混合制成生物质炭，同时通过对工艺参数的优化，能够使得生物质炭产率得到明显的提高，通过对秸秆破碎后采用尿素溶液进行浸泡处理，能有效的改善玉米秸秆和荆条组织结构松散程度，有效的提高后续炭化处理的速率和效果，通过在二氧化碳氛围下进行高温处理，能够促进生物质炭中的碳氢键，碳氧键断裂，氢和氧从生物质炭中分离出来，生物质炭中的氢氧损失率要大于碳，碳能够相对富集，同时通过二次升温作用，能够促进热解气体的二次裂解，且因二次结炭与重聚反应致使生物质炭产量增加，最后再与乙醇进行混合研磨，使得本发明制备的生物质炭保留了明显的生物组织多孔结构特征，一方面是由于生物质本身的海绵状结构，另一方面是在农作物秸秆中加入了组织结构更加具有韧性的荆条，能够促使得在脱水和裂解过程中，水分和挥发逐渐从生物质器官组织表面及内部逸出，形成许多多孔气泡和气孔，并且能够避免常规农作物秸秆单独制备生物质炭时随着裂解温度的提高。
通过本发明制备的生物质炭为基础加工成的活性炭的吸附效果相较于椰壳活性炭吸附效果高一倍左右，同时，本发明制备的生物质炭能够在施入土壤中后，能够增加透气性，可为土壤中微生物提供生存繁殖的空间，促进养分转化，并起到改良土壤物理结构的作用，本发明制备的生物质炭，不仅生物质炭产率高，对土壤具有良好的修复效果，并且能够促进农作物对肥料养分的吸收，促进农作物生长，提高产量。
具体实施方式
实施例1
一种生物质炭，将秸秆进行破碎，将破碎后的秸秆放入尿素溶液中煮沸，然后进行过滤，烘干，得到秸秆碎料，采用二氧化碳将炭化炉中空气排出，然后在炭化炉中对秸秆碎料进行高温加热处理，然后进行气冷至零下10℃，保温2小时后，自然恢复至室温，再与乙醇混合后进行研磨，过滤，过70目筛，干燥至恒重，得到生物质炭。
进一步的，所述秸秆为玉米秸秆与荆条按10:1.5质量比例混合而成。
进一步的，所述将秸秆进行破碎为将秸秆破碎至1.5cm。
进一步的，所述将破碎后的秸秆放入尿素溶液中煮沸为：将破碎后的秸秆采用100℃水蒸气熏蒸40min，然后再与质量分数为5%的尿素溶液按250g：800mL的比例混合后，加热至沸腾，保温30min，自然冷却至室温后，进行过滤。
进一步的，所述烘干为在120℃下烘干至含水率低于10%。
进一步的，所述高温处理过程为加热处理分两次进行，先加热至300℃，保温1小时，然后再快速加热至600℃，保温30min。
进一步的，所述气冷为采用温度为零下10℃的循环氮气对高温处理后的秸秆碎料进行冷却。
进一步的，所述与乙醇混合后进行研磨，研磨时间为2小时，所述乙醇为无水乙醇。
实施例2
一种生物质炭，将秸秆进行破碎，将破碎后的秸秆放入尿素溶液中煮沸，然后进行过滤，烘干，得到秸秆碎料，采用二氧化碳将炭化炉中空气排出，然后在炭化炉中对秸秆碎料进行高温加热处理，然后进行气冷至零下10℃，保温2小时后，自然恢复至室温，再与乙醇混合后进行研磨，过滤，过70目筛，干燥至恒重，得到生物质炭。
进一步的，所述秸秆为玉米秸秆与荆条按10: 3.0质量比例混合而成。
进一步的，所述将秸秆进行破碎为将秸秆破碎至1.5cm。
进一步的，所述将破碎后的秸秆放入尿素溶液中煮沸为：将破碎后的秸秆采用100℃水蒸气熏蒸40min，然后再与质量分数为5%的尿素溶液按250g：800mL的比例混合后，加热至沸腾，保温30min，自然冷却至室温后，进行过滤。
进一步的，所述烘干为在120℃下烘干至含水率低于10%。
进一步的，所述高温处理过程为加热处理分两次进行，先加热至300℃，保温1小时，然后再快速加热至600℃，保温30min。
进一步的，所述气冷为采用温度为零下10℃的循环氮气对高温处理后的秸秆碎料进行冷却。
进一步的，所述与乙醇混合后进行研磨，研磨时间为2小时，所述乙醇为无水乙醇。
实施例3
一种生物质炭，将秸秆进行破碎，将破碎后的秸秆放入尿素溶液中煮沸，然后进行过滤，烘干，得到秸秆碎料，采用二氧化碳将炭化炉中空气排出，然后在炭化炉中对秸秆碎料进行高温加热处理，然后进行气冷至零下10℃，保温2小时后，自然恢复至室温，再与乙醇混合后进行研磨，过滤，过70目筛，干燥至恒重，得到生物质炭。
进一步的，所述秸秆为玉米秸秆与荆条按10:2.0质量比例混合而成。
进一步的，所述将秸秆进行破碎为将秸秆破碎至1.5cm。
进一步的，所述将破碎后的秸秆放入尿素溶液中煮沸为：将破碎后的秸秆采用100℃水蒸气熏蒸40min，然后再与质量分数为5%的尿素溶液按250g：800mL的比例混合后，加热至沸腾，保温30min，自然冷却至室温后，进行过滤。
进一步的，所述烘干为在120℃下烘干至含水率低于10%。
进一步的，所述高温处理过程为加热处理分两次进行，先加热至300℃，保温1小时，然后再快速加热至600℃，保温30min。
进一步的，所述气冷为采用温度为零下10℃的循环氮气对高温处理后的秸秆碎料进行冷却。
进一步的，所述与乙醇混合后进行研磨，研磨时间为2小时，所述乙醇为无水乙醇。
对比例1：与实施例1区别仅在于秸秆采用玉米秸秆。
对比例2：与实施例1区别仅在于将二氧化碳替换为氮气。
对比例3：与实施例1区别仅在于将尿素溶液替换为清水。
试验：
采用实施例与对比例方法进行制备生物质炭，对比各生物质炭产率：
表1
| 生物质炭产率% | |
| 实施例1 | 79.35 |
| 实施例2 | 79.26 |
| 实施例3 | 79.17 |
| 对比例1 | 60.35 |
| 对比例2 | 75.67 |
| 对比例3 | 78.05 |
由表1可以看出，通过添加荆条与玉米秸秆混合制备能够显著的提高生物质炭产率。
Claims (8)
1.一种生物质炭，其特征在于，将秸秆进行破碎，将破碎后的秸秆放入尿素溶液中煮沸，然后进行过滤，烘干，得到秸秆碎料，采用二氧化碳将炭化炉中空气排出，然后在炭化炉中对秸秆碎料进行高温加热处理，然后进行气冷至零下10℃，保温2小时后，自然恢复至室温，再与乙醇混合后进行研磨，过滤，过70目筛，干燥至恒重，得到生物质炭。
2.如权利要求1所述的一种生物质炭，其特征在于，所述秸秆为玉米秸秆与荆条按10:1.5-3.0质量比例混合而成。
3.如权利要求1所述的一种生物质炭，其特征在于，所述将秸秆进行破碎为将秸秆破碎至1.5cm。
4.如权利要求1所述的一种生物质炭，其特征在于，所述将破碎后的秸秆放入尿素溶液中煮沸为：将破碎后的秸秆采用100℃水蒸气熏蒸40min，然后再与质量分数为5%的尿素溶液按250g：800mL的比例混合后，加热至沸腾，保温30min，自然冷却至室温后，进行过滤。
5.如权利要求1所述的一种生物质炭，其特征在于，所述烘干为在120℃下烘干至含水率低于10%。
6.如权利要求1所述的一种生物质炭，其特征在于，所述高温处理过程为加热处理分两次进行，先加热至300℃，保温1小时，然后再快速加热至600℃，保温30min。
7.如权利要求1所述的一种生物质炭，其特征在于，所述气冷为采用温度为零下10℃的循环氮气对高温处理后的秸秆碎料进行冷却。
8.如权利要求1所述的一种生物质炭，其特征在于，所述与乙醇混合后进行研磨，研磨时间为2小时，所述乙醇为无水乙醇。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108529595A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-09-14 | 南京林业大学 | 一种快速制备纳米级秸秆生物质炭的方法 |
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| CN101892106A (zh) * | 2010-07-01 | 2010-11-24 | 东华大学 | 一种疏松多孔结构板栗壳基生物质炭的制备方法 |
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| CN107151016A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-12 | 宿州市逢源生物科技有限公司 | 一种在二氧化碳气氛下制备秸秆生物质炭的制备方法 |
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2017
- 2017-11-08 CN CN201711088458.7A patent/CN107603650A/zh active Pending
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