一种使用玉米秸秆生产生物碳的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料制备领域，具体涉及一种使用玉米秸杆生产生物碳的方法。
【背景技术】
[0002] 生物碳不仅可以大幅提高土壤肥力，在贫瘠的土壤上培育出肥沃的高碳库土壤， 最直接的效应就是明显提高农作物产量和品质，还可以间接地减少化肥、农药等化学品的 施用量。最关键是把碳有效地吸附固化在生物碳中间，减少了温室气体的排放，以及对石油 制品的依赖。目前已知一吨生物质可以固定〇. 726吨二氧化碳。
[0003] 但是现在生物碳加工时，碳化率不高，往往在40%以下，同时，而且秸杆碳化后的 生物碳较松散，不方便使用，若是加工成型后进行挤压，会进一步导致碳碎裂，稳定性不高， 现有方法制备的生物碳的空隙率较低。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种使用玉米秸杆生产生物碳的方法，提升了活性炭的空隙 率，提升了吸附性能。
[0005] 本发明通过以下技术方案实现： 一种使用玉米秸杆生产生物碳的方法，包括以下步骤： (1 )、将玉米秸杆破碎成80目的粉末，将玉米秸杆加水使其含水量为50-60%，密封发酵 2-3 天； (2) 、将步骤（1)发酵好的玉米秸杆使用清水洗涤，然后使用压滤机压去其中的水分，将 秸杆粉使用单宁酸、甲酸、水按重量比4:10:10的比例配制的酸液在55-60°C下浸泡，浸泡 过程中不断进行搅拌； (3) 、将浸泡后的秸杆粉末使用压滤机压滤，去除多于的酸液，然后将秸杆粉末使用清 水清洗，使用压滤机压出水分，将上述压出的酸液与水分合并蒸煮，得到固体物，将固体物 与秸杆粉末混合，得到混合粉； (4) 、将混合粉在氮气保护下烘干，然后与甲硅烷按重量比60:1进行混合，混合后将混 合粉在氮气保护下500°C进行碳化处理，在加热过程中，在加热至320°C后，升温幅度调整 为 I. 5°C /min〇
[0006] 在碳化处理过程中，使用挤压机对原料进行挤压，挤压时对原料的挤压的压强为 l-3MPa，在处理时挤压的压强逐渐增大，压强增幅为0. 2MPa/min。
[0007] 本发明的有益效果：本发明通过在碳化处理前，将植物秸杆进行发酵处理，然后使 用混合酸液进行浸泡处理，使纤维素、木质素等进行分离活化，使植物纤维间的空隙增大， 同时将植物秸杆中的低聚的糖类分离后再进行混合，可以提升碳化的效率，还可以提升生 物碳的空隙率；在碳化过程中鼓入氮气，可以使热量循环，并且使植物秸杆受热更均匀，热 量利用率更高。在加热及碳化处理时，加入少量的碳粉，可以提升秸杆碳化的速度，有利于 更成分的均匀分散，使用本发明的方法生产生物碳植物秸杆的碳化率可达到62%以上，同 时使用本发明的方法制备的生物碳的比表面积为1920m2 /克，相对于常规活性炭提升25% 以上。而且空隙中微孔的比例达到92%以上，吸附效果明显提升。
[0008] 在碳化时加入甲硅烷，甲硅烷在高温下分解，产生气体，使产出的生物碳空隙率更 高。同时，在生物碳中残留少量的硅，提高生物碳的强度。而且在碱性溶液中大大提升生物 碳的吸附性能，对多种重金属离子吸附率达到95%以上，而且使有机碳在高温处理后可以 重复利用。
[0009] 使用本发明的方法进行挤压生产的生物碳为块状，在碳化处理进行几分钟后进行 挤压，既不会减缓碳化的速度，又可以使挤压后的生物碳稳定性相对于生物碳制成后更高， 不松散，而且经过此方法处理的生物碳具有很高的吸附性能。
【具体实施方式】
[0010] 实施例1 一种使用玉米秸杆生产生物碳的方法，包括以下步骤： (1 )、将玉米秸杆破碎成80目的粉末，将玉米秸杆加水使其含水量为50-60%，密封发酵 2-3 天； (2)、将步骤（1)发酵好的玉米秸杆使用清水洗涤，然后使用压滤机压去其中的水分，将 秸杆粉使用单宁酸、甲酸、水按重量比4:10:10的比例配制的酸液在55-60°C下浸泡，浸泡 过程中不断进行搅拌；使用此配制的酸液进行处理，其处理后的秸杆的碳化率明显提升，而 且处理后制得的生物碳的空隙率更高，此配比主要针对玉米秸杆，效果相对于其他秸杆效 果更好，可以提升空隙中微孔的比例。
[0011] (3)、将浸泡后的秸杆粉末使用压滤机压滤，去除多于的酸液，然后将秸杆粉末使 用清水清洗，使用压滤机压出水分，将上述压出的酸液与水分合并蒸煮，得到固体物，将固 体物与秸杆粉末混合，得到混合粉； (4)、将混合粉在氮气保护下烘干，然后与甲硅烷按重量比60:1进行混合，混合后将混 合粉在氮气保护下500°C进行碳化处理，在加热过程中，在加热至320°C后，升温幅度调整 为 I. 5°C /min〇
[0012] 实施例2 在碳化处理过程中，使用挤压机对原料进行挤压，挤压时对原料的挤压的压强为 l-3MPa，在处理时挤压的压强逐渐增大，压强增幅为0. 2MPa/min。其他步骤同实施例1。
[0013] 表1为使用各实施例方法制备的生物碳对污染物的吸收率：
由表1可知，本发明方法制备的生物碳的吸附力相对于现有的活性炭有明显提升，尤 其对铅的吸收率明显提升。
【主权项】
1. 一种使用玉米秸杆生产生物碳的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1 )、将玉米秸杆破碎成80目的粉末，将玉米秸杆加水使其含水量为50-60%，密封发酵 2-3 天； (2) 、将步骤（1)发酵好的玉米秸杆使用清水洗涤，然后使用压滤机压去其中的水分，将 秸杆粉使用单宁酸、甲酸、水按重量比4:10:10的比例配制的酸液在55-60°C下浸泡，浸泡 过程中不断进行搅拌； (3) 、将浸泡后的秸杆粉末使用压滤机压滤，去除多于的酸液，然后将秸杆粉末使用清 水清洗，使用压滤机压出水分，将上述压出的酸液与水分合并蒸煮，得到固体物，将固体物 与秸杆粉末混合，得到混合粉； (4) 、将混合粉在氮气保护下烘干，然后与甲硅烷按重量比60:1进行混合，混合后将混 合粉在氮气保护下500°C进行碳化处理，在加热过程中，在加热至320°C后，升温幅度调整 为 I. 5°C /min〇2. 根据权利要求1所述的一种玉米秸杆生产生物碳的方法，其特征在于：在碳化处理 过程中，使用挤压机对原料进行挤压，挤压时对原料的挤压的压强为4MPa，在处理时挤压的 压强逐渐增大至4 MPa，压强增幅为0. 2MPa/min。
【专利摘要】本发明涉及一种使用玉米秸秆生产生物碳的方法，包括以下步骤：（1）、将玉米秸秆破碎成80目的粉末，密封发酵2-3天；（2）、将步骤（1）发酵好的玉米秸秆使用清水洗涤，然后使用酸液浸泡；（3）、将浸泡后的秸秆粉末使用压滤机压滤，去除多于的酸液，然后将秸秆粉末使用清水清洗，使用压滤机压出水分，将上述压出的酸液与水分合并蒸煮，得到固体物，将固体物与秸秆粉末混合，得到混合粉；（4）、将混合粉在氮气保护下烘干，然后与甲硅烷按重量比60:1进行混合，混合后将混合粉在氮气保护下500℃进行碳化处理，在加热过程中，在加热至320℃后，升温幅度调整为1.5℃/min。可以提升碳化的效率，还可以提升生物碳的空隙率。
【IPC分类】B01J20/20, B01J20/30
【公开号】CN104998616
【申请号】CN201510403350
【发明人】王培武
【申请人】全椒盛源生物质能源有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月11日