CN112811410B - 一种可回收生物炭块及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可回收生物炭块，按照质量百分比，由以下组分组成：木质材料25‑28％，干燥有机污泥22‑28％，中药渣25‑27％，硅酸钠10‑23％，CMC‑Na 5‑7％，以上组分质量百分比之和为100％。本发明还公开了该种生物炭块的制备方法，步骤包括：称取各组分材料；粉碎过筛，形成固体粉体混合物A；配置溶液，与A混合，挤压制粒、烘干、压制为片剂；高温处理形成本产品。本发明制备得到的可回收生物炭块比重大，亲水程度高，多孔吸水，遇水不崩解，有效释放碳元素，在使用中可随翻土使用进入耕层，通过翻土后暴露地表回收，也可用沉网法使用于水田、湿地等环境。

Description

一种可回收生物炭块及其制备方法
技术领域
本发明属于生物炭技术领域，涉及一种可回收的生物炭块，本发明还涉及该可回收生物炭块的制备方法。
背景技术
近年来，利用废弃生物质经高温缺氧条件制备的生物炭作为土壤改良剂受到重视。生物炭可以有效提高土壤肥力，帮助植物生长。而且生物炭用于土壤，其多孔性吸附性能也可有效固定土壤中的重金属等有害物质，达到降低污染，土壤还炭的目的。
但是在生物炭实际应用中，通常条件下的生物炭粉或生物炭颗粒、生物炭块在土壤中会逐渐崩解，难于回收，造成生物炭吸附固定重金属后仍然滞留在土壤内，难以回收。
发明内容
本发明的目的是提供一种可回收生物炭块，解决现有技术中存在的生物炭易崩解碎裂，难以回收的问题。
本发明的另一目的是提供该可回收生物炭块的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种可回收生物炭块，按质量百分比，由以下组分组成：木质材料25-28％，干燥有机污泥22-28％，中药渣25-27％，硅酸钠10-23％，CMC-Na 5-7％，以上组分质量百分比合计100％。
木质材料可以选用：园林剪枝、米糠、秸秆、玉米芯等；
可回收生物炭块为圆片型，直径3-5cm，厚度1-2cm。
本发明所采用的另一个技术方案是，一种可回收生物炭块的制备方法，按照以下步骤实施：
步骤1、称取各个组分材料；
按以下质量百分比：木质材料25-28％，干燥有机污泥22-28％，中药渣25-27％，硅酸钠10-23％，CMC-Na 5-7％，以上组分质量百分比合计100％；
步骤2、粉碎木质材料、干燥有机污泥、中药渣，并过筛，形成粉体混合物A；
步骤3、配置硅酸钠溶液和CMC-Na溶液，与步骤2所得的粉体混合物A混合、挤压制粒、烘干、压制成型；
步骤4、对步骤3获得的生物炭材料进行高温处理。
本发明的可回收生物炭块，比重大，亲水程度高，多孔吸水，遇水不崩解，有效释放碳元素，在使用中可随翻土使用进入耕层，通过翻土后暴露地表回收，也可用沉网法使用于水田、湿地等环境。
附图说明
图1为本发明生物炭块与现有技术生物炭的水中碳元素释放量对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的一种可回收生物炭块，按质量百分比，由以下组分组成：木质材料25-28％，干燥有机污泥22-28％，中药渣25-27％，硅酸钠10-23％，CMC-Na 5-7％，以上组分质量百分比合计100％。
木质材料可以选用：园林剪枝、米糠、秸秆、玉米芯等；
可回收生物炭块为圆片型，直径3-5cm，厚度1-2cm。
本发明采用前压缩后高温烧结的工艺处理有效形成了生物炭块，避免了传统方案的先制备生物炭后压缩成型工艺所生产的片剂易崩解的特性。在前压缩过程中，木料等有机材料碎屑在高温下迅速脱水，形成多孔，所制得的生物炭块密度大于水，亲水透水。由于其不崩解，在农田土壤、水田、湿地等处便于回收。
本发明的一种可回收生物炭块的制备方法，按照以下步骤实施：
步骤1、称取木质材料25-28％，干燥有机污泥22-28％，中药渣25-27％，硅酸钠10-23％，CMC-Na 5-7％，以上各原料的质量百分比之和为100％；
步骤2、将木质材料、干燥有机污泥、中药渣粉碎为粒度在40-100目间的固体粉体混合物A，过筛后备用；
步骤3、将硅酸钠配制为质量百分比为15-30％的溶液，将CMC-Na配制为质量百分比为2-3％的溶液，将上述溶液与固体粉体混合物A混合均匀后，通过18-22目网孔挤压制粒，所得颗粒在55-95℃烘干，在模具中用30-35KN压力压制成型。
步骤4、将上述步骤3得到的生物炭材料在氮气保护下，300-600℃下高温处理3-6h得到本发明生物炭块。
实施例1
步骤1、称取园林剪枝28％，干燥有机污泥28％，废弃中药渣27％，硅酸钠10％，CMC-Na 7％，以上各原料的质量百分比之和为100％。
步骤2、研磨过筛：将园林剪枝、干燥有机污泥、废弃中药渣粉碎为粒度在40目间的固体粉体混合物A，过筛后的固体粉体混合物A备用。
步骤3、制粒压片：将硅酸钠配制为质量百分比为15％的溶液，将CMC-Na配制为质量百分比为3％的溶液，将上述溶液与固体粉体混合物A混合均匀后，通过18目网孔挤压制粒，所得颗粒在55℃烘干，在模具中用30KN压力压制成型。
步骤4、将上述步骤3得到的生物炭材料在氮气保护下，600℃下高温处理3h得到本发明生物炭块。
实施例2
步骤1、称取玉米芯25％，干燥有机污泥22％，废弃中药渣25％，硅酸钠23％，CMC-Na 5％，以上各原料的质量百分比之和为100％。
步骤2、研磨过筛：将园林剪枝、干燥有机污泥、废弃中药渣粉碎为粒度在100目间的固体粉体混合物A，过筛后的固体粉体混合物A备用。
步骤3、制粒压片：将硅酸钠配制为质量百分比为30％的溶液，将CMC-Na配制为质量百分比为2％的溶液，将上述溶液与固体粉体混合物A混合均匀后，通过22目网孔挤压制粒，所得颗粒在95℃烘干，在模具中用35KN压力压制成型。
步骤4、将上述步骤3得到的生物炭材料在氮气保护下，300℃下高温处理6h得到本发明生物炭块。
实施例3
步骤1、称取米糠27％，干燥有机污泥26％，废弃中药渣26％，硅酸钠15％，CMC-Na6％，以上各原料的质量百分比之和为100％。
步骤2、研磨过筛：将米糠、干燥有机污泥、废弃中药渣粉碎为粒度在60目间的固体粉体混合物A，过筛后的固体粉体混合物A备用。
步骤3、制粒压片：将硅酸钠配制为质量百分比为20％的溶液，将CMC-Na配制为质量百分比为2.5％的溶液，将上述溶液与固体粉体混合物A混合均匀后，通过20目网孔挤压制粒，所得颗粒在70℃烘干，在模具中用32KN压力压制成型。
步骤4、将上述步骤3得到的生物炭材料在氮气保护下，400℃下高温处理5h得到本发明生物炭块。
实施例4
步骤1、称取秸秆26％，干燥有机污泥24％，废弃中药渣26％，硅酸钠18％，CMC-Na6％，以上各原料的质量百分比之和为100％。
步骤2、研磨过筛：将秸秆、干燥有机污泥、废弃中药渣粉碎为粒度在80目间的固体粉体混合物A，过筛后的固体粉体混合物A备用。
步骤3、制粒压片：将硅酸钠配制为质量百分比为25％的溶液，将CMC-Na配制为质量百分比为2.5％的溶液，将上述溶液与固体粉体混合物A混合均匀后，通过19目网孔挤压制粒，所得颗粒在80℃烘干，在模具中用34KN压力压制成型。
步骤4、将上述步骤3得到的生物炭材料在氮气保护下，500℃下高温处理4h得到本发明生物炭块。
实验验证
如图1所示，在室温条件下，以可见光为光源，对释放溶液进行比色法测试，结果表明，本发明生物炭亲水性更强，碳元素释放量更大。
表1生物炭块与生物炭粉压片片剂、普通市售生物炭颗粒性能对比
Figure BDA0002894690380000051
将本发明生物炭块与生物炭粉末压片得到的片剂、市售生物炭颗粒进行性能对比发现本发明生物炭块由于密度大，在水中具有良好的沉降性，不崩解，使用后便于回收。

Claims (8)

1.一种可回收生物炭块，其特征在于，按以下步骤制备得到：
步骤1、按以下质量百分比称取各个组分材料：木质材料25-28％，干燥有机污泥22-28％，中药渣25-27％，硅酸钠10-23％，CMC-Na 5-7％，以上组分质量百分比合计100％；
步骤2、粉碎木质材料、干燥有机污泥、中药渣，并过筛，形成粉体混合物A；
步骤3、配置硅酸钠溶液和CMC-Na溶液，与步骤2所得的粉体混合物A混合、挤压制粒、烘干、以30-35KN的压力压制成片剂；
步骤4、对步骤3获得的生物炭材料在氮气保护下，300-600℃下高温处理3-6h，即得。
2.根据权利要求1所述的可回收生物炭块，其特征在于，所述木质材料为园林剪枝、米糠、秸秆或玉米芯、或以上木质材料的组合。
3.根据权利要求1所述的可回收生物炭块，其特征在于，所述的可回收生物炭块为圆片型。
4.根据权利要求3所述的可回收生物炭块，其特征在于，所述可回收生物炭块直径3-5cm，厚度1-2cm。
5.一种权利要求1所述的可回收生物炭块的制备方法，其特征在于，按照以下步骤实施：
步骤1、称取各个组分材料；
按以下质量百分比：木质材料25-28％，干燥有机污泥22-28％，中药渣25-27％，硅酸钠10-23％，CMC-Na 5-7％，以上组分质量百分比合计100％；
步骤2、粉碎木质材料、干燥有机污泥、中药渣，并过筛，形成粉体混合物A；
步骤3、配置硅酸钠溶液和CMC-Na溶液，与步骤2所得的粉体混合物A混合、挤压制粒、烘干、以30-35KN的压力压制成片剂；
步骤4、对步骤3获得的生物炭材料在氮气保护下，300-600℃下高温处理3-6h。
6.根据权利要求5所述的一种可回收生物炭块的制备方法，其特征在于，步骤2中，各个材料均粉碎至粒度在40-100目。
7.根据权利要求5所述的一种可回收生物炭块的制备方法，其特征在于，步骤3中所述硅酸钠溶液的质量百分比为15-30％，所述CMC-Na溶液的质量百分比为2-3％。
8.根据权利要求5所述的一种可回收生物炭块的制备方法，其特征在于，步骤3中所述的挤压制粒为通过18-22目网孔挤压制粒，所述的烘干温度为55-95℃。
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