CN113372974A - 一种绿色环保的新能源材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新能源材料制备技术领域，公开了一种绿色环保的新能源材料及其制备方法，绿色环保的新能源材料的制备方法包括：制备改性石墨粉；制备环氧树脂；进行碳脱硫；按比例称取植物废弃物、污泥、改性石墨粉、环氧树脂、脱硫碳以及微生物菌剂；将植物废弃物、脱硫碳分别粉碎，将粉碎后的粉末与污泥进行搅拌，混合均匀；向混合物中加入改性石墨粉、环氧树脂以及微生物菌剂，并混合均匀后压模成型，成型之后堆放自然干即可得到新能源材料。本发明利用植物废弃物、污泥、少量脱硫碳以及可燃烧的环氧树脂进行了新能源材料的制备，不仅制备过程环保，且减少了煤炭使用量，同时能够对植物废弃物以及污泥变废为宝，节省了处理成本。

Description

一种绿色环保的新能源材料及其制备方法
技术领域
本发明属于新能源材料制备技术领域，尤其涉及一种绿色环保的新能源材料及其制备方法。
背景技术
目前：煤炭资源是不可再生的有限资源，随着现在经济和社会的发展，煤炭资源越来越少，如何降低煤炭的使用量，是目前需要解决的一个问题。
而城市生活垃圾的处理方式中，大多数城市都是采取填埋、堆肥的方式处理，这些方式都存在一定的局限性，其不仅会对生态环境造成严重的破坏，而且也会阻碍过敏经济的发展。如何变废为宝，也是目前需要解决的一个问题。
现在很多地方都有污水处理厂，每天有很多的污泥产生，而污泥的处理是目前大部分污水处理单位所面临的问题，其目前的方式也是填埋，这不仅污染环境，也没很好利用污泥这一有机资源，而且这也不是可持续发展的处理方式。
因此，如何综合处理以上利国利民的环境和能源问题，是目前需要解决的难题。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的能源材料污染严重，且现有的污泥处理技术污染严重，现有技术没有利用植物废弃物与污泥进行能源制备的技术。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种绿色环保的新能源材料及其制备方法。
本发明是这样实现的，一种绿色环保的新能源材料，所述绿色环保的新能源材料按照质量份数由植物废弃物30-35份、污泥25-30份、改性石墨粉10-15份、环氧树脂10-15份、脱硫碳5-8份以及5-8份微生物菌剂组成。
本发明的另一目的在于提供一种绿色环保的新能源材料的制备方法，所述绿色环保的新能源材料的制备方法包括：
步骤一，制备改性石墨粉：利用天然球形石墨、包覆碳源和有机溶剂通过研磨、搅拌、喷雾干燥、碳化、过筛制备改性石墨粉。
步骤二，制备环氧树脂：利用桐油、甲醇、异构松香枞酸、环氧氯丙烷进行环氧化反应得到环氧树脂；
步骤三，进行碳脱硫：通过煤炭粉碎、超声辐射、微波、磁力搅拌、洗涤、干燥进行碳脱硫；
步骤四，按比例称取植物废弃物、污泥、改性石墨粉、环氧树脂、脱硫碳以及微生物菌剂；将植物废弃物、脱硫碳分别粉碎，将粉碎后的粉末与污泥进行搅拌，混合均匀；
步骤五，向混合物中加入改性石墨粉、环氧树脂以及微生物菌剂，并混合均匀后压模成型，成型之后堆放自然干即可得到新能源材料。
进一步，步骤一中，所述制备改性石墨粉包括：
将天然球形石墨、包覆碳源和有机溶剂相混合，得到第一混合浆料；
将所述第一混合浆料放入至湿法研磨机中，并对所述第一混合浆料进行搅拌，得到第二混合浆料；
对所述第二混合浆料进行喷雾干燥，并得到第一生成物；对所述第一生成物进行碳化处理，得到第二生成物；
对所述第二生成物进行研磨过筛，得到改性石墨粉。
进一步，所述对所述第一生成物进行碳化处理，得到第二生成物包括：
将第一生成物放置于在碳化处理装置的碳化箱内进行平衡含水率处理；对平衡含水率处理后的第一生成物进行干燥处理；
利用碳化处理装置的反烧式燃烧装置提供热风和蒸汽，令碳化箱内的温度140-160℃、湿度70％RH，湿度梯度递减，作业时间56小时；
将干燥处理后的第一生成物进行碳化处理，干燥阶段结束后，将碳化箱内温度从140℃提升至碳化温度230-260℃，每2小时提升10℃；自然冷却至室温即可得第二生成物。
进一步，所述进行平衡含水率处理包括：利用碳化处理装置的反烧式燃烧装置提供热风和蒸汽，令碳化箱内的温度140-150℃、湿度80％RH，作业时间80小时，0-20小时140℃，21-40小时143℃，41-60小时146℃，61-80小时150℃。
进一步，步骤二，所述制备环氧树脂包括：
将桐油和甲醇在碱存在下经酯交换制得桐酸甲酯；将松香枞酸异构后，与桐酸甲酯进行D-A反应，并在碱存在的条件下水解酸化为具有桐酸羧基的柔性二羧基松香酸；
将制得的柔性二羧基松香酸经共轭双键异构后，分别与丙烯酸、富马酸进行D-A反应，制得柔性三羧基松香酸和柔性四羧基松香酸；
将制得的柔性二羧基松香酸、柔性三羧基松香酸、柔性四羧基松香酸分别与环氧氯丙烷发生环氧化反应制得相应的环氧树脂。
进一步，所述将桐油和甲醇在碱存在下经酯交换制得桐酸甲酯包括：
将桐油与甲醇加热，在氢氧化钾催化剂的作用下进行酯交换，再经分液洗涤、旋蒸、提纯制得桐酸甲酯。
进一步，所述进行碳脱硫包括：
将煤炭破碎成煤粉；向煤粉加入柠檬酸溶液配制成煤浆，将煤浆置于超声波中，进行超声波辐照；
将煤浆置于微波反应器中，先搅拌15-20min，再进行微波辐照；
待反应完毕后将煤浆洗涤至pH值6.5～7，再进行干燥，得到脱硫的碳。
进一步，所述超声波辐照包括：超声频率为60kHz、功率为260W，时间为8-13min。
进一步，所述干燥包括：干燥温度为120-125℃，干燥时间1-2h。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明利用植物废弃物、污泥、少量脱硫碳以及可燃烧的环氧树脂进行了新能源材料的制备，不仅制备过程环保，且减少了煤炭使用量，同时能够对植物废弃物以及污泥变废为宝，节省了处理成本；同时添加微生物菌剂保证材料的可降解性，绿色环保，有效的解决了煤炭资源减少、城市生活垃圾处理以及污水处理厂的污泥处理问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的绿色环保的新能源材料的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的制备改性石墨粉的方法流程图。
图3是本发明实施例提供的对所述第一生成物进行碳化处理，得到第二生成物方法流程图。
图4是本发明实施例提供的制备环氧树脂方法流程图。
图5是本发明实施例提供的进行碳脱硫方法流程图。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种绿色环保的新能源材料及其制备方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明实施例提供的绿色环保的新能源材料按照质量份数由植物废弃物30-35份、污泥25-30份、改性石墨粉10-15份、环氧树脂10-15份、脱硫碳5-8份以及5-8份微生物菌剂组成。
如图1所示，本发明实施例提供的绿色环保的新能源材料的制备方法包括：
S101，制备改性石墨粉：利用天然球形石墨、包覆碳源和有机溶剂通过研磨、搅拌、喷雾干燥、碳化、过筛制备改性石墨粉。
S102，制备环氧树脂：利用桐油、甲醇、异构松香枞酸、环氧氯丙烷进行环氧化反应得到环氧树脂；
S103，进行碳脱硫：通过煤炭粉碎、超声辐射、微波、磁力搅拌、洗涤、干燥进行碳脱硫；
S104，按比例称取植物废弃物、污泥、改性石墨粉、环氧树脂、脱硫碳以及微生物菌剂；将植物废弃物、脱硫碳分别粉碎，将粉碎后的粉末与污泥进行搅拌，混合均匀；
S105，向混合物中加入改性石墨粉、环氧树脂以及微生物菌剂，并混合均匀后压模成型，成型之后堆放自然干即可得到新能源材料。
如图2所示，本发明实施例提供的制备改性石墨粉包括：
S201，将天然球形石墨、包覆碳源和有机溶剂相混合，得到第一混合浆料；
S202，将所述第一混合浆料放入至湿法研磨机中，并对所述第一混合浆料进行搅拌，得到第二混合浆料；
S203，对所述第二混合浆料进行喷雾干燥，并得到第一生成物；对所述第一生成物进行碳化处理，得到第二生成物；
S204，对所述第二生成物进行研磨过筛，得到改性石墨粉。
如图3所示，本发明实施例提供的对所述第一生成物进行碳化处理，得到第二生成物包括：
S301，将第一生成物放置于在碳化处理装置的碳化箱内进行平衡含水率处理；对平衡含水率处理后的第一生成物进行干燥处理；
S302，利用碳化处理装置的反烧式燃烧装置提供热风和蒸汽，令碳化箱内的温度140-160℃、湿度70％RH，湿度梯度递减，作业时间56小时；
S303，将干燥处理后的第一生成物进行碳化处理，干燥阶段结束后，将碳化箱内温度从140℃提升至碳化温度230-260℃，每2小时提升10℃；自然冷却至室温即可得第二生成物。
本发明实施例提供的进行平衡含水率处理包括：利用碳化处理装置的反烧式燃烧装置提供热风和蒸汽，令碳化箱内的温度140-150℃、湿度80％RH，作业时间80小时，0-20小时140℃，21-40小时143℃，41-60小时146℃，61-80小时150℃。
如图4所示，本发明实施例提供的制备环氧树脂包括：
S401，将桐油和甲醇在碱存在下经酯交换制得桐酸甲酯；将松香枞酸异构后，与桐酸甲酯进行D-A反应，并在碱存在的条件下水解酸化为具有桐酸羧基的柔性二羧基松香酸；
S402，将制得的柔性二羧基松香酸经共轭双键异构后，分别与丙烯酸、富马酸进行D-A反应，制得柔性三羧基松香酸和柔性四羧基松香酸；
S403，将制得的柔性二羧基松香酸、柔性三羧基松香酸、柔性四羧基松香酸分别与环氧氯丙烷发生环氧化反应制得相应的环氧树脂。
本发明实施例提供的将桐油和甲醇在碱存在下经酯交换制得桐酸甲酯包括：
将桐油与甲醇加热，在氢氧化钾催化剂的作用下进行酯交换，再经分液洗涤、旋蒸、提纯制得桐酸甲酯。
如图5所示，本发明实施例提供的进行碳脱硫包括：
S501，将煤炭破碎成煤粉；向煤粉加入柠檬酸溶液配制成煤浆，将煤浆置于超声波中，进行超声波辐照；
S502，将煤浆置于微波反应器中，先搅拌15-20min，再进行微波辐照；
S503，待反应完毕后将煤浆洗涤至pH值6.5～7，再进行干燥，得到脱硫的碳。
本发明实施例提供的超声波辐照包括：超声频率为60kHz、功率为260W，时间为8-13min。
本发明实施例提供的干燥包括：干燥温度为120-125℃，干燥时间1-2h。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，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，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种绿色环保的新能源材料，其特征在于，所述绿色环保的新能源材料按照质量份数由植物废弃物30-35份、污泥25-30份、改性石墨粉10-15份、环氧树脂10-15份、脱硫碳5-8份以及5-8份微生物菌剂组成。
2.一种如权利要求1所述绿色环保的新能源材料的制备方法，其特征在于，所述绿色环保的新能源材料的制备方法包括：
步骤一，制备改性石墨粉：利用天然球形石墨、包覆碳源和有机溶剂通过研磨、搅拌、喷雾干燥、碳化、过筛制备改性石墨粉；
步骤二，制备环氧树脂：利用桐油、甲醇、异构松香枞酸、环氧氯丙烷进行环氧化反应得到环氧树脂；
步骤三，进行碳脱硫：通过煤炭粉碎、超声辐射、微波、磁力搅拌、洗涤、干燥进行碳脱硫；
步骤四，按比例称取植物废弃物、污泥、改性石墨粉、环氧树脂、脱硫碳以及微生物菌剂；将植物废弃物、脱硫碳分别粉碎，将粉碎后的粉末与污泥进行搅拌，混合均匀；
步骤五，向混合物中加入改性石墨粉、环氧树脂以及微生物菌剂，并混合均匀后压模成型，成型之后堆放自然干即可得到新能源材料。
3.如权利要求2所述绿色环保的新能源材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述制备改性石墨粉包括：
将天然球形石墨、包覆碳源和有机溶剂相混合，得到第一混合浆料；
将所述第一混合浆料放入至湿法研磨机中，并对所述第一混合浆料进行搅拌，得到第二混合浆料；
对所述第二混合浆料进行喷雾干燥，并得到第一生成物；对所述第一生成物进行碳化处理，得到第二生成物；
对所述第二生成物进行研磨过筛，得到改性石墨粉。
4.如权利要求3所述绿色环保的新能源材料的制备方法，其特征在于，所述对所述第一生成物进行碳化处理，得到第二生成物包括：
将第一生成物放置于在碳化处理装置的碳化箱内进行平衡含水率处理；对平衡含水率处理后的第一生成物进行干燥处理；
利用碳化处理装置的反烧式燃烧装置提供热风和蒸汽，令碳化箱内的温度140-160℃、湿度70％RH，湿度梯度递减，作业时间56小时；
将干燥处理后的第一生成物进行碳化处理，干燥阶段结束后，将碳化箱内温度从140℃提升至碳化温度230-260℃，每2小时提升10℃；自然冷却至室温即可得第二生成物。
5.如权利要求4所述绿色环保的新能源材料的制备方法，其特征在于，所述进行平衡含水率处理包括：利用碳化处理装置的反烧式燃烧装置提供热风和蒸汽，令碳化箱内的温度140-150℃、湿度80％RH，作业时间80小时，0-20小时140℃，21-40小时143℃，41-60小时146℃，61-80小时150℃。
6.如权利要求2所述绿色环保的新能源材料的制备方法，其特征在于，步骤二，所述制备环氧树脂包括：
将桐油和甲醇在碱存在下经酯交换制得桐酸甲酯；将松香枞酸异构后，与桐酸甲酯进行D-A反应，并在碱存在的条件下水解酸化为具有桐酸羧基的柔性二羧基松香酸；
将制得的柔性二羧基松香酸经共轭双键异构后，分别与丙烯酸、富马酸进行D-A反应，制得柔性三羧基松香酸和柔性四羧基松香酸；
将制得的柔性二羧基松香酸、柔性三羧基松香酸、柔性四羧基松香酸分别与环氧氯丙烷发生环氧化反应制得相应的环氧树脂。
7.如权利要求6所述绿色环保的新能源材料的制备方法，其特征在于，所述将桐油和甲醇在碱存在下经酯交换制得桐酸甲酯包括：
将桐油与甲醇加热，在氢氧化钾催化剂的作用下进行酯交换，再经分液洗涤、旋蒸、提纯制得桐酸甲酯。
8.如权利要求2所述绿色环保的新能源材料的制备方法，其特征在于，所述进行碳脱硫包括：
将煤炭破碎成煤粉；向煤粉加入柠檬酸溶液配制成煤浆，将煤浆置于超声波中，进行超声波辐照；
将煤浆置于微波反应器中，先搅拌15-20min，再进行微波辐照；
待反应完毕后将煤浆洗涤至pH值6.5～7，再进行干燥，得到脱硫的碳。
9.如权利要求8所述绿色环保的新能源材料的制备方法，其特征在于，所述超声波辐照包括：超声频率为60kHz、功率为260W，时间为8-13min。
10.如权利要求8所述绿色环保的新能源材料的制备方法，其特征在于，所述干燥包括：干燥温度为120-125℃，干燥时间1-2h。
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