CN113979424B - 一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，包括以下步骤：S1：在木塑材料堆中伸入通路管，并将木塑材料按通路管轴向压合；S2：对压合后木塑材料进行微波加热30‑600s，使其硬化；S3：压合装置停留在原位进行保压，并从通路管向木塑骨架内部填入木粉材料直至饱和；S4：对木塑骨架及其内部木粉进行200℃以上的微波碳化，最后通过通路管灌入冲洗液自内部开始冲洗，待干燥后得到高比面积生物炭炭堆，本发明通过木塑材料制备生物炭堆基础骨架，并在内部灌入木粉颗粒使其连接紧密，通过微波碳化的方式制备生物炭，并通过保压工艺使内部碳化过程中具备内部高比面积，提高了应用面积的同时还提供了更大的应用范围。

Description

一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法

技术领域

本发明涉及污染处理领域或生物炭制备领域，尤其涉及一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法。

背景技术

生物炭是指由生物质在完全或部分缺氧状态下低温(<700℃)热解生成的一类富含碳、高度芳香化的固态物质；块体多孔炭材料具有良好的抗腐蚀稳定性(酸碱稳定性等)、良好的导电性、超强的吸附能力等特点,同时其块体的外形可以直接进行工业应用,能够便捷的应用在基础研究以及实际生产过程中，一般制备块体碳材料主要是通过粘结铸压、模板复制、气溶胶等。粘结铸压的缺点是粘结剂的种类、用量对块体炭的机械强度、孔容等有很大影响。而模版复制的方法需要首先合成块体氧化硅材料，所以成本高、时间久，不易工业化；气溶胶的方法需要严格调控实验条件，经过长时间的老化，然后进行CO₂超临界干燥，最后在高温下碳化制成块体炭材料，该方法由于过程复杂和超临界干燥成本昂贵在生产上很难规模化；微波作为一种新的加热方式,具有加热迅速、均匀、不存在温度梯度等优点，对许多反应体系具有加速化学反应的效果，利用微波法这一简便，节能环保的方法，使用木塑材料反应生成的块体炭材料，其材料表面比表面积高，能够有效吸附气体水体污染。

然而当下的微波碳化成型的块体生物炭，往往炭块原料在独立的微波工艺下，只能够形成单一吸附效果的生物炭，使得其应用效果受外部因素制约较大，对于复杂环境下的多种污染因素，处理效果单一，当下还没有一种能够组合式的能够提供大范围吸附能力，并且又在内部具备高比面积的块体生物炭。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，包括：S1：在木塑材料堆中伸入通路管，并将木塑材料按通路管轴向压合；S2：对压合后木塑材料进行微波加热30-600s，使其硬化；S3：压合装置停留在原位进行保压，并从通路管向木塑骨架内部填入木粉材料直至饱和；S4：对木塑骨架及其内部木粉进行200℃以上的微波碳化，最后通过通路管灌入冲洗液自内部开始冲洗，待干燥后得到高比面积生物炭炭堆。

本发明一个较佳实施例中，所述通路管外壁密集开设有通孔，能够通过木粉材料或冲洗液。

本发明一个较佳实施例中，若干所述通路管同时朝向木塑材料伸入，且所述通路管之间等间距排布。

本发明一个较佳实施例中，所述压合装置从所述通路管轴向两端位置向中间相对压合。

本发明一个较佳实施例中，步骤S2中木塑材料通过18GHz-24GHz微波加热。

本发明一个较佳实施例中，步骤S3中，所述通路管中向木塑骨架内填入木粉含水量为20％-25％。

本发明一个较佳实施例中，步骤S1中，木塑材料压合至其内部孔隙占总体积的20％-30％。

本发明一个较佳实施例中，步骤S1压合过程的进压速度3cm/min-5cm/min。

本发明一个较佳实施例中，所述木粉小于300目。

本发明一个较佳实施例中，所述冲洗液包括水和乙醇。

本发明一个较佳实施例中，步骤S4对木粉的微波过程中，通路管间断性持续输入木粉。

本发明一个较佳实施例中，所述通路管采用铁基高温合金制备。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明通过木塑材料制备生物炭块的基础骨架，并在内部灌入木粉颗粒作为填充，不但使得生物炭块本体连接紧密，还能够提供多层级的生物炭块净化功能，在提高处理效果的同时，由使其具备更高的适用性，本发明通过微波碳化的方式制备生物炭，利用其加热迅速且均匀的优点，能够制备高比面积且效果优良的生物炭块，并且在制备过程中较为环保，能够便捷的应用于批量化的工业生产中。

(2)本发明在对木粉的微波过程中，保持外部压力，但并不向炭块内部进压，一方面外部压力的存在使得木粉在微波过程中，能够在有限空间内碳化，从而提供更为有效的碳化效果，使其颗粒碳化效果更佳，从而进一步提升炭块内部比面积，同时还能够保证外部骨架的稳定，使得二次微波的木粉颗粒能够与首次微波的木塑材料结合更为紧密，从而确保生物炭块的结构稳定性，另一方面，保证生物炭块外部体积的不变，能够使得其内部碳化木粉的数量以及质量更为可控，从而确保在工业规模化生产中的产品一致性。

(3)本发明中在骨架碳化前，将木塑材料压合至其内部孔隙占总体积的20％-30％，在压合过程中能够使相邻的木塑材料之间挤压粘合，使其在后续微波过程中能够实现分子间键合，从而确保骨架整体的稳定支撑，同时近三成的木粉空间内灌注木粉含水量在20％-25％，使得木粉颗粒因其高含水量能够优先与外部骨架贴合吸附，从而在后续微波过程中能够保证与骨架贴合紧密使得结构牢固，此外，在木粉微波过程中，通路管能够间断性持续输入木粉，应当意识到，木粉颗粒在失水后其体积可能缩小，从而在骨架内留出过量空间，而含水量较高的木粉在优先吸附骨架后，能够使得后续木粉逐层叠加铺设，从而将骨架内部完全填充，避免了生物炭块内部大规模空洞影响产品质量。

(4)本发明中通路管能够向生物炭块内部诸如液体或木粉，并且若干通路管规律分布插入木塑材料内，应当意识到，在靠近通路管的位置出木粉活动空间较大因此在二次微波加热后，木粉会形成自外围至通路管位置数量逐渐增多的汇集状态，从而使得生物炭块的吸附能力在幅面方向出现差异化分布，从而使得生物炭块在生产制备过程中就自然形成最佳的吸附过滤路线，便于对产品进行功能定位以及规划。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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是本发明的优选实施例的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本发明的描述中，“实施例”、“一个实施例”或“其他实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不必是全部实施例。如果说明书描述了部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性不是必需被包括的。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例一：

如图1所示的一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，包括：若干通路管同时朝向木塑材料伸入，且通路管之间等间距排布，通路管采用耐高温铁基合金，能够在加工完成后通过外力推动使生物炭块顺利从通路管表面剥离脱落，通路管外壁密集开设有能够通过木粉材料或冲洗液通孔，木塑材料选用去除土砂杂质的秸秆以及塑料颗粒进行破碎混合，并将2份稳定剂、3份润滑剂、1份发泡剂以及5份阻燃剂混合为添加辅料，并将添加辅料与秸秆以及塑料颗粒按照3:4:2的质量比例混合搅拌，并通过挤出机在200℃的温度下降木塑颗粒挤出，且挤出压力控制在10MPa，从而获得具备足够强度以及阻燃等性能的木塑颗粒材料，挤出机优选的采用双辊挤压造粒设备，以确保木塑颗粒质地均匀，也能够有效测算木塑颗粒的密度体积，从而确保压合后的木塑骨架能够将其内部储存空间控制在总体积的25％左右，将木塑材料朝向通路管轴向进行压合，应当意识到，压合机构能够以通路管作为导轨限位装置，以确保压合路径的稳定，实现木塑材料构成生物炭的尺寸的可控性，对压合后木塑材料采用脉冲式微波加热，20GHz微波总计时间约15min，使其硬化固型；需要说明的是，此时压合装置的压块停留在原位进行保压，一方面放置内部木塑材料的松化膨胀，确保其内部稳固，另一方面也能够使能量汇聚，从而加强其碳化效果，在木塑材料块自然冷却至100℃后，通路管向木塑骨架内部填入木粉材料直至饱和；木粉材料采用研磨装置出料，并通过风选装置进行筛选至300目大小，在通路管内部设置喷雾头，通过定量水雾对木粉进行加湿处理，使其含水量约为20％，对木塑骨架及其内部木粉进行200℃以上的脉冲式微波碳化，30GHz微波总计时间约10min，并且微波过程与木粉通入过程同步启动且间隔进行，在相邻的前后两次木粉通过过程间隔中微波进行加热，需要说明的是，控制木粉含水量能够使其在通入过程中以逐层的形式吸附在木塑材料块的内腔表面，再配合脉冲式微波处理，使其逐层脱水碳化，最终能够形成以通路管为轴心，向外侧逐层堆积扩散分布的生物炭块，能够有效提高单批炭块的径向吸附能力，其内部的丰富构造层次，能够确保提供高比面积的生物炭块，最后通过通路管灌入水和乙醇自内部开始缓慢冲洗，将非固定粉体排除，待干燥后得到高比面积生物炭炭堆。

实施例二：

若干通路管同时朝向木塑材料伸入，且通路管之间等间距排布，通路管采用硅基材质制备，且其在木塑材料外部的伸出端能够断开，在加工完成后硅基通路管能够断裂留在生物炭块内部，通路管外壁密集开设有能够通过木粉材料或冲洗液通孔，还能够在生物炭块实用过程中起到初步过滤作用，防止大颗粒从通路管位置直接堆积在生物炭块表面，木塑材料选用去除土砂杂质的秸秆以及塑料颗粒进行破碎混合，并将2份稳定剂、3份润滑剂、1份发泡剂以及5份阻燃剂混合为添加辅料，并将添加辅料与秸秆以及塑料颗粒按照3:4:2的质量比例混合搅拌，并通过挤出机在200℃的温度下降木塑颗粒挤出，且挤出压力控制在10MPa，从而获得具备足够强度以及阻燃等性能的木塑颗粒材料，挤出机优选的采用双辊挤压造粒设备，以确保木塑颗粒质地均匀，也能够有效测算木塑颗粒的密度体积，从而确保压合后的木塑骨架能够将其内部储存空间控制在总体积的25％左右，将木塑材料朝向通路管轴向进行压合，应当意识到，压合机构能够以通路管作为导轨限位装置，以确保压合路径的稳定，实现木塑材料构成生物炭的尺寸的可控性，对压合后木塑材料采用脉冲式微波加热，20GHz微波总计时间约15min，使其硬化固型；需要说明的是，此时压合装置的压块停留在原位进行保压，一方面放置内部木塑材料的松化膨胀，确保其内部稳固，另一方面也能够使能量汇聚，从而加强其碳化效果，在木塑材料块自然冷却至100℃后，通路管向木塑骨架内部填入木粉材料直至饱和；木粉材料采用研磨装置出料，并通过风选装置进行筛选至300目大小，在通路管内部设置喷雾头，通过定量水雾对木粉进行加湿处理，使其含水量约为20％，对木塑骨架及其内部木粉进行200℃以上的脉冲式微波碳化，30GHz微波总计时间约10min，并且微波过程与木粉通入过程同步启动且间隔进行，在相邻的前后两次木粉通过过程间隔中微波进行加热，需要说明的是，控制木粉含水量能够使其在通入过程中以逐层的形式吸附在木塑材料块的内腔表面，再配合脉冲式微波处理，使其逐层脱水碳化，最终能够形成以通路管为轴心，向外侧逐层堆积扩散分布的生物炭块，能够有效提高单批炭块的径向吸附能力，其内部的丰富构造层次，能够确保提供高比面积的生物炭块，最后从通路管灌入水和乙醇自内部开始缓慢冲洗，将非固定粉体排除，切断通路管，待干燥后得到高比面积生物炭炭堆。

实施例三：

通路管朝向木塑材料伸入，通路管与单个模腔一一对应，且通路管设置在对应模腔的中心位置，通路管采用耐高温铁基合金，能够在加工完成后通过外力推动使生物炭块顺利从通路管表面剥离脱落，本实施例用于制备单块生物炭块，且单块生物炭块能够实现从外围向中心的逐步吸附过滤功能，能够用于家庭或实验室的小排量水体净化，通路管外壁密集开设有能够通过木粉材料或冲洗液通孔，木塑材料选用去除土砂杂质的秸秆以及塑料颗粒进行破碎混合，并将2份稳定剂、3份润滑剂、1份发泡剂以及5份阻燃剂混合为添加辅料，并将添加辅料与秸秆以及塑料颗粒按照3:4:2的质量比例混合搅拌，并通过挤出机在200℃的温度下降木塑颗粒挤出，且挤出压力控制在10MPa，从而获得具备足够强度以及阻燃等性能的木塑颗粒材料，挤出机优选的采用双辊挤压造粒设备，以确保木塑颗粒质地均匀，也能够有效测算木塑颗粒的密度体积，从而确保压合后的木塑骨架能够将其内部储存空间控制在总体积的25％左右，将木塑材料朝向通路管轴向进行压合，应当意识到，压合机构能够以通路管作为导轨限位装置，以确保压合路径的稳定，实现木塑材料构成生物炭的尺寸的可控性，对压合后木塑材料采用脉冲式微波加热，25GHz微波总计时间约10min，使其硬化固型；需要说明的是，此时压合装置的压块停留在原位进行保压，一方面放置内部木塑材料的松化膨胀，确保其内部稳固，另一方面也能够使能量汇聚，从而加强其碳化效果，在木塑材料块自然冷却至100℃后，通路管向木塑骨架内部填入木粉材料直至饱和；木粉材料采用研磨装置出料，并通过风选装置进行筛选至300目大小，在通路管内部设置喷雾头，通过定量水雾对木粉进行加湿处理，使其含水量约为20％，对木塑骨架及其内部木粉进行200℃以上的脉冲式微波碳化，35GHz微波总计时间约5min，并且微波过程与木粉通入过程同步启动且间隔进行，在相邻的前后两次木粉通过过程间隔中微波进行加热，需要说明的是，控制木粉含水量能够使其在通入过程中以逐层的形式吸附在木塑材料块的内腔表面，再配合脉冲式微波处理，使其逐层脱水碳化，最终能够形成以通路管为轴心，向外侧逐层堆积扩散分布的生物炭块，能够有效提高单批炭块的径向吸附能力，其内部的丰富构造层次，能够确保提供高比面积的生物炭块，最后通过通路管灌入水和乙醇自内部开始缓慢冲洗，将非固定粉体排除，待干燥后得到单块装的高比面积生物炭炭堆。

实施例四：

将通路管伸入模腔内，且贴附在模腔腔壁上，通路管上能够通过木粉材料或冲洗液的通孔朝向模腔内部，若干通路管在模腔腔壁上等间距密集排布，向模腔内导入木塑材料，通路管设置在木塑材料四周能够在压合过程中对木塑材料实现更好的体积以及对应压力控制，使得产出生物炭块的外部尺寸以及内部可吸附量更为稳定均匀，并且本实施例产出的生物炭块从中心位置向外围的吸附能力逐渐增强，本实施例中木塑材料选用去除土砂杂质的秸秆以及塑料颗粒进行破碎混合，并将2份稳定剂、3份润滑剂、1份发泡剂以及5份阻燃剂混合为添加辅料，并将添加辅料与秸秆以及塑料颗粒按照3:4:2的质量比例混合搅拌，并通过挤出机在200℃的温度下降木塑颗粒挤出，且挤出压力控制在10MPa，从而获得具备足够强度以及阻燃等性能的木塑颗粒材料，挤出机优选的采用双辊挤压造粒设备，以确保木塑颗粒质地均匀，也能够有效测算木塑颗粒的密度体积，从而确保压合后的木塑骨架能够将其内部储存空间控制在总体积的25％左右，将木塑材料朝向通路管轴向进行压合，应当意识到，压合机构能够以通路管作为导轨限位装置，以确保压合路径的稳定，实现木塑材料构成生物炭的尺寸的可控性，对压合后木塑材料采用脉冲式微波加热，20GHz微波总计时间约15min，使其硬化固型；需要说明的是，此时压合装置的压块停留在原位进行保压，一方面放置内部木塑材料的松化膨胀，确保其内部稳固，另一方面也能够使能量汇聚，从而加强其碳化效果，在木塑材料块自然冷却至100℃后，通路管向木塑骨架内部填入木粉材料直至饱和；木粉材料采用研磨装置出料，并通过风选装置进行筛选至300目大小，在通路管内部设置喷雾头，通过定量水雾对木粉进行加湿处理，使其含水量约为20％，对木塑骨架及其内部木粉进行200℃以上的脉冲式微波碳化，30GHz微波总计时间约10min，并且微波过程与木粉通入过程同步启动且间隔进行，在相邻的前后两次木粉通过过程间隔中微波进行加热，需要说明的是，控制木粉含水量能够使其在通入过程中以逐层的形式吸附在木塑材料块的内腔表面，再配合脉冲式微波处理，使其逐层脱水碳化，最终能够形成以通路管为轴心，向外侧逐层堆积扩散分布的生物炭块，能够有效提高单批炭块的径向吸附能力，其内部的丰富构造层次，能够确保提供高比面积的生物炭块，最后通过通路管灌入水和乙醇自内部开始缓慢冲洗，将非固定粉体排除，待干燥后得到高比面积生物炭炭堆。

实施例五：

若干通路管同时朝向木塑材料伸入，且通路管之间等间距排布，通路管采用耐高温铁基合金，能够在加工完成后通过外力推动使生物炭块顺利从通路管表面剥离脱落，通路管外壁密集开设有能够通过木粉材料或冲洗液通孔，木塑材料选用去除土砂杂质的秸秆以及塑料颗粒进行破碎混合，并将2份稳定剂、3份润滑剂、1份发泡剂以及5份阻燃剂混合为添加辅料，并将添加辅料与秸秆以及塑料颗粒按照3:4:2的质量比例混合搅拌，并通过挤出机在200℃的温度下降木塑颗粒挤出，且挤出压力控制在10MPa，从而获得具备足够强度以及阻燃等性能的木塑颗粒材料，挤出机优选的采用双辊挤压造粒设备，以确保木塑颗粒质地均匀，也能够有效测算木塑颗粒的密度体积，从而确保压合后的木塑骨架能够将其内部储存空间控制在总体积的25％左右，将木塑材料朝向通路管轴向进行压合，应当意识到，压合机构能够以通路管作为导轨限位装置，以确保压合路径的稳定，实现木塑材料构成生物炭的尺寸的可控性，对压合后木塑材料采用脉冲式微波加热，35GHz微波总计时间约15min，使其硬化固型；需要说明的是，此时压合装置的压块停留在原位进行保压，一方面放置内部木塑材料的松化膨胀，确保其内部稳固，另一方面也能够使能量汇聚，从而加强其碳化效果，在木塑材料块自然冷却至100℃后，通路管向木塑骨架内部填入木粉材料直至饱和；木粉材料采用研磨装置出料，并通过风选装置进行筛选至300目大小，在通路管内部设置喷雾头，通过定量水雾对木粉进行加湿处理，使其含水量约为20％，对木塑骨架及其内部木粉进行300℃以上的脉冲式微波碳化，40GHz微波总计时间约20min，在微波过程中从压合装置表面以及模腔表面对炭块外表面进行水分补充，使其内部保持碳化效果，而外部骨架足够牢固，并且微波过程与木粉通入过程同步启动且间隔进行，在相邻的前后两次木粉通过过程间隔中微波进行加热，需要说明的是，控制木粉含水量能够使其在通入过程中以逐层的形式吸附在木塑材料块的内腔表面，再配合脉冲式微波处理，使其逐层脱水碳化，最终能够形成以通路管为轴心，向外侧逐层堆积扩散分布的生物炭块，能够有效提高单批炭块的径向吸附能力，其内部的丰富构造层次，能够确保提供高比面积的生物炭块，最后通过通路管灌入水和乙醇自内部开始缓慢冲洗，将非固定粉体排除，待干燥后得到具备外部高强度骨架的高比面积生物炭炭堆，适用于大型工业化应用。

实施例六：

模腔内设置有分层，木塑颗粒材料分为上下两个腔室放置，且上下两个腔室之间留有缝隙，通路管采用耐高温铁基合金，且从高度方向贯穿上下两个腔室，且能够在加工完成后通过外力推动使生物炭块顺利从通路管表面剥离脱落，通路管外壁密集开设有能够通过木粉材料或冲洗液通孔，木塑材料选用去除土砂杂质的秸秆以及塑料颗粒进行破碎混合，并将2份稳定剂、3份润滑剂、1份发泡剂以及5份阻燃剂混合为添加辅料，并将添加辅料与秸秆以及塑料颗粒按照3:4:2的质量比例混合搅拌，并通过挤出机在200℃的温度下降木塑颗粒挤出，且挤出压力控制在10MPa，从而获得具备足够强度以及阻燃等性能的木塑颗粒材料，挤出机优选的采用双辊挤压造粒设备，以确保木塑颗粒质地均匀，也能够有效测算木塑颗粒的密度体积，从而确保压合后的木塑骨架能够将其内部储存空间控制在总体积的25％左右，将木塑材料朝向通路管轴向进行压合，应当意识到，两个腔室的木塑颗粒材料分别被压合，压合机构能够以通路管作为导轨限位装置，以确保压合路径的稳定，实现木塑材料构成生物炭的尺寸的可控性，对压合后木塑材料采用脉冲式微波加热，20GHz微波总计时间约5min，使其硬化固型；需要说明的是，此时压合装置的压块停留在原位进行保压，一方面放置内部木塑材料的松化膨胀，确保其内部稳固，另一方面也能够使能量汇聚，从而加强其碳化效果，在木塑材料块自然冷却至100℃后，通路管向木塑骨架内部填入木粉材料直至饱和；木粉材料采用研磨装置出料，并通过风选装置进行筛选至300目大小，在通路管内部设置喷雾头，通过定量水雾对木粉进行加湿处理，使其含水量约为20％，对木塑骨架及其内部木粉进行200℃以上的脉冲式微波碳化，30GHz微波总计时间约5min，并且微波过程与木粉通入过程同步启动且间隔进行，在相邻的前后两次木粉通过过程间隔中微波进行加热，需要说明的是，控制木粉含水量能够使其在通入过程中以逐层的形式吸附在木塑材料块的内腔表面，再配合脉冲式微波处理，使其逐层脱水碳化，最终能够形成以通路管为轴心，向外侧逐层堆积扩散分布的生物炭块，能够有效提高单批炭块的径向吸附能力，其内部的丰富构造层次，能够确保提供高比面积的生物炭块，最后通过通路管灌入水和乙醇自内部开始缓慢冲洗，将非固定粉体排除，待干燥后得到高比面积生物炭炭堆，其厚度方向形成吸附效果差异，厚度中间位置吸附效果较强，越靠近幅面位置吸附效果若，适用于立式吸附设备，能够实现流体从两侧进入中间排除的功能。

本发明通过木塑材料制备生物炭块的基础骨架，并在内部灌入木粉颗粒作为填充，不但使得生物炭块本体连接紧密，还能够提供多层级的生物炭块净化功能，在提高处理效果的同时，由使其具备更高的适用性，本发明通过微波碳化的方式制备生物炭，利用其加热迅速且均匀的优点，能够制备高比面积且效果优良的生物炭块，并且在制备过程中较为环保，能够便捷的应用于批量化的工业生产中。

本发明在对木粉的微波过程中，保持外部压力，但并不向炭块内部进压，一方面外部压力的存在使得木粉在微波过程中，能够在有限空间内碳化，从而提供更为有效的碳化效果，使其颗粒碳化效果更佳，从而进一步提升炭块内部比面积，同时还能够保证外部骨架的稳定，使得二次微波的木粉颗粒能够与首次微波的木塑材料结合更为紧密，从而确保生物炭块的结构稳定性，另一方面，保证生物炭块外部体积的不变，能够使得其内部碳化木粉的数量以及质量更为可控，从而确保在工业规模化生产中的产品一致性。

本发明中在骨架碳化前，将木塑材料压合至其内部孔隙占总体积的20％-30％，在压合过程中能够使相邻的木塑材料之间挤压粘合，使其在后续微波过程中能够实现分子间键合，从而确保骨架整体的稳定支撑，同时近三成的木粉空间内灌注木粉含水量在20％-25％，使得木粉颗粒因其高含水量能够优先与外部骨架贴合吸附，从而在后续微波过程中能够保证与骨架贴合紧密使得结构牢固，此外，在木粉微波过程中，通路管能够不间断输入木粉，应当意识到，木粉颗粒在失水后其体积可能缩小，从而在骨架内留出过量空间，而含水量较高的木粉在优先吸附骨架后，能够使得后续木粉逐层叠加铺设，从而将骨架内部完全填充，避免了生物炭块内部大规模空洞影响产品质量。

本发明中通路管能够向生物炭块内部诸如液体或木粉，并且若干通路管规律分布插入木塑材料内，应当意识到，在靠近通路管的位置出木粉活动空间较大，因此在二次微波加热后，木粉会形成自外围至通路管位置数量逐渐增多的汇集状态，从而使得生物炭块的吸附能力在幅面方向出现差异化分布，从而使得生物炭块在生产制备过程中就自然形成最佳的吸附过滤路线，便于对产品进行功能定位以及规划。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在废弃木塑复合材料堆中伸入通路管，并将废弃木塑复合材料按通路管轴向压合；

S2：对压合后废弃木塑复合材料进行微波加热30-600s，使其硬化固型为木塑骨架；

S3：压合装置停留在原位进行保压，并从通路管向木塑骨架内部填入木粉材料直至饱和；

S4：对木塑骨架及其内部木粉进行200℃以上的微波碳化，最后通过通路管灌入冲洗液自内部开始冲洗，待干燥后得到高比面积生物炭炭堆。

2.根据权利要求1所述的一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，其特征在于：所述通路管外壁密集开设有通孔，能够通过木粉材料或冲洗液。

3.根据权利要求1所述的一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，其特征在于：若干所述通路管同时朝向废弃木塑复合材料伸入，且所述通路管之间等间距排布。

4.根据权利要求1所述的一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，其特征在于：所述压合装置从所述通路管轴向两端位置向中间相对压合。

5.根据权利要求1所述的一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，其特征在于：步骤S2中木废弃木塑复合材料通过18GHz-24GHz微波加热。

6.根据权利要求1所述的一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，其特征在于：步骤S3中，所述通路管中向木塑骨架内填入木粉含水量为20%-25%。

7.根据权利要求1所述的一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，其特征在于：步骤S1中，废弃木塑复合材料压合至其内部孔隙占总体积的20%-30%。

8.根据权利要求1所述的一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，其特征在于：步骤S1压合过程的进压速度为3cm/min-5cm/min。

9.根据权利要求1所述的一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，其特征在于：所述木粉小于300目。

10.根据权利要求1所述的一种废弃木塑复合材料制备高比面积生物炭的方法，其特征在于：所述冲洗液包括水和乙醇。

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