一種生物質水熱碳化液相制備農藥、固相制備有機肥的方法
【專利摘要】本發明屬于生物質資源利用技術領域，公開了一種生物質水熱碳化液相制備農藥、固相制備有機肥的方法。所述方法為：將生物質原料與水混合均勻得到生物質水溶液，然后將其加入到高壓反應器中，用惰性氣體或氫氣置換反應器內空氣，升溫至200～300℃，攪拌條件下進行恒溫水熱碳化反應，反應產物經過濾或離心分離，液相經乙酸乙酯萃取后制備農藥，固相干燥后制備有機肥。與傳統的生物油水相組分糖及糖類衍生物制備農藥及有機肥方法相比，該方法具有能耗低、反應條件溫和、工藝過程簡單、反應產物易分離、對環境友好等優點。
【專利說明】
一種生物質水熱碳化液相制備農藥、固相制備有機肥的方法
技術領域
[0001] 本發明屬于生物質資源利用技術領域，具體涉及一種生物質水熱碳化液相制備農 藥、固相制備有機肥的方法。
【背景技術】
[0002] 柑橘渣、蔗渣是食品工業的廢棄物，價格低廉具有數量大、產地集中，其成分單一 不需要分選處理、質量可控等優勢。與其他類型的農林生物質資源比較，柑橘渣、蔗渣是很 好的生物質煉制工業的原料。本發明開發一種新的利用工藝，采用水熱碳化的方法，不用催 化劑，制備肥料及農藥，既保護了環境，又實現了生物質廢棄物還田，增加了土壤的肥力，還 克服了直接還田柑橘渣、蔗渣中木質素不易腐爛的缺點。具有重要的現實意義。有廣泛的市 場前景。
[0003] 傳統的控釋肥料是農林廢棄物經過粉碎、提取、過濾、濃縮、發酵、造粒、烘干、冷 卻、包裹等步驟制成的。生物質中的木質素是無法腐爛的，一般采用田頭焚燒辦法處理，造 成了空氣污染。
【發明內容】
[0004] 為了解決以上現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種生物 質水熱碳化液相制備農藥、固相制備有機肥的方法。
[0005] 本發明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的農藥和有機肥。
[0006] 本發明目的通過以下技術方案實現：
[0007] -種生物質水熱碳化液相制備農藥、固相制備有機肥的方法，所述方法包括以下 制備步驟：
[0008] 將生物質原料與水混合均勻得到生物質水溶液，然后將其加入到高壓反應器中， 用惰性氣體或氫氣置換反應器內空氣，升溫至200~300°C，攪拌條件下進行恒溫水熱碳化 反應，反應產物經過濾或離心分離，液相經乙酸乙酯萃取后制備農藥，固相干燥后制備有機 肥。上述水熱碳化反應產物的分離流程圖如圖1所示。
[0009] 所述的生物質原料優選蔗渣或柑橘渣。
[0010] 所述生物質水溶液中生物質原料的質量濃度優選為6%~10%。
[0011] 所述生物質水溶液的體積優選為高壓反應器體積的1/3~3/4。
[0012] 所述攪拌的速度優選為100~1000轉/分鐘。
[0013] 所述水熱碳化反應的時間優選為4~24h。
[0014] -種農藥和有機肥，通過上述方法制備得到。
[0015] 本發明的原理為：生物質水溶液在高溫條件下產生生物油組分，其中富含糖（如： 左旋葡聚糖)及糖的衍生物(如:低分子量醛、5-羥甲基糠醛、羥乙醛、羥丙酮等）。本發明利 用糖類及其衍生物易聚合特性，通過水熱碳化方法在高壓反應釜中，200°C~300°C恒溫條 件，將水相糖類及其衍生物聚合，并進一步碳化，過濾分離得到有機肥。同時，通過簡單分離 萃取獲得富含酚類的液相組分用以生產農藥。
[0016] 本發明具有如下優點及有益效果：
[0017] (1)本發明采用水熱碳化方法，液相產物富含殺菌力很強的糠醛以及苯酚及其衍 生物，稀釋后可作為農藥使用，固相有機碳繼承了生物質中大部分營養成分，可作為肥料施 用；
[0018] (2)本發明解決了生物油體系中因糖類及其衍生物存在造成的生物油體系不穩定 性問題；將其中不穩定的因素糖類及其衍生物通過聚合碳化并用簡單分離方法制備有機 肥；同時通過萃取分離獲得了富含酚類等穩定組分的水相產物可用于制備農藥;該方法反 應原料及過程低毒、過程簡單、能耗低、反應條件溫和；
[0019] (3)采用本發明提供的生物質水溶液制備有機肥及農藥，可以一邊熱解，一邊分 離，原料處理簡單，設備技術靈活及經濟性好，能夠實現生產過程的連續化，適合工業化應 用。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發明水熱碳化反應產物的分離流程圖；
[0021] 圖2是實施例2水熱碳化后液體產物乙酸乙酯萃取GC-MS總離子流譜圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限 于此。
[0023] 實施例1
[0024]將蔗渣3g與水50mL混合均勻得到生物質水溶液，然后將其加入到150mL高壓反應 器中，蓋緊釜蓋，用氮氣對反應釜中空氣進行置換4次。然后，打開反應釜冷凝裝置及電源， 設定反應溫度225°C，攪拌速度800轉/分鐘。升溫至225°C后，恒溫5小時。反應終止，取出反 應釜冷卻至常溫，放氣，打開釜蓋。取出反應所產生的固體焦炭及富含酚類等穩定組分的水 相產物，用布氏漏斗進行分離，固體烘干獲得有機肥，液相產物經乙酸乙酯萃取后用于制備 農藥。
[0025] 實施例2
[0026]將蔗渣3g與水50mL混合均勻得到生物質水溶液，然后將其加入到150mL高壓反應 器中，蓋緊釜蓋，用氮氣對反應釜中空氣進行置換4次。然后，打開反應釜冷凝裝置及電源， 設定反應溫度255°C，攪拌速度800轉/分鐘。升溫至255°C后，恒溫5小時。反應終止，取出反 應釜冷卻至常溫，放氣，打開釜蓋。取出反應所產生的固體焦炭及富含酚類等穩定組分的水 相產物，用布氏漏斗進行分離，固體烘干獲得有機肥，液相產物經乙酸乙酯萃取后用于制備 農藥。
[0027] 實施例3
[0028]將蔗渣3g與水50mL混合均勻得到生物質水溶液，然后將其加入到150mL高壓反應 器中，蓋緊釜蓋，用氮氣對反應釜中空氣進行置換4次。然后，打開反應釜冷凝裝置及電源， 設定反應溫度265°C，攪拌速度800轉/分鐘。升溫至265°C后，恒溫5小時。反應終止，取出反 應釜冷卻至常溫，放氣，打開釜蓋。取出反應所產生的固體焦炭及富含酚類等穩定組分的水 相產物，用布氏漏斗進行分離，固體烘干獲得有機肥，液相產物經乙酸乙酯萃取后用于制備 農藥。
[0029] 實施例4
[0030] 將柑橘渣5g與水50mL混合均勻得到生物質水溶液，然后將其加入到150mL高壓反 應器中，蓋緊釜蓋，用氮氣對反應釜中空氣進行置換4次。然后，打開反應釜冷凝裝置及電 源，設定反應溫度290°C，攪拌速度800轉/分鐘。升溫至290°C后，恒溫24小時。反應終止，取 出反應釜冷卻至常溫，放氣，打開釜蓋。取出反應所產生的固體焦炭及富含酚類等穩定組分 的水相產物，用布氏漏斗進行分離，固體烘干獲得有機肥，液相產物經乙酸乙酯萃取后用于 制備農藥。
[0031 ]實施例1~3所得固相產率及液相產率結果如表1所示：
[0032]表 1
[0034]實施例2水熱碳化后液體產物經乙酸乙酯萃取后GC-MS總離子流譜圖如圖2所示， 其產物主要組分及相對含量如表2所示：
[0035]表 2
[0038]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其它的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種生物質水熱碳化液相制備農藥、固相制備有機肥的方法，其特征在于所述方法 包括以下制備步驟： 將生物質原料與水混合均勻得到生物質水溶液，然后將其加入到高壓反應器中，用惰 性氣體或氫氣置換反應器內空氣，升溫至200~300°C，攪拌條件下進行恒溫水熱碳化反應， 反應產物經過濾或離心分離，液相經乙酸乙酯萃取后制備農藥，固相干燥后制備有機肥。2. 根據權利要求1所述的一種生物質水熱碳化液相制備農藥、固相制備有機肥的方法， 其特征在于:所述的生物質原料是指蔗渣或柑橘渣。3. 根據權利要求1所述的一種生物質水熱碳化液相制備農藥、固相制備有機肥的方法， 其特征在于:所述生物質水溶液中生物質原料的質量濃度為6 %~10 %。4. 根據權利要求1所述的一種生物質水熱碳化液相制備農藥、固相制備有機肥的方法， 其特征在于:所述生物質水溶液的體積為高壓反應器體積的1/3~3/4。5. 根據權利要求1所述的一種生物質水熱碳化液相制備農藥、固相制備有機肥的方法， 其特征在于:所述攪拌的速度為100~1000轉/分鐘。6. 根據權利要求1所述的一種生物質水熱碳化液相制備農藥、固相制備有機肥的方法， 其特征在于:所述水熱碳化反應的時間為4~24h。7. -種農藥和有機肥，其特征在于:通過權利要求1~6任一項所述的方法制備得到。
【文檔編號】A01N27/00GK105900984SQ201610264525
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】付嚴, 官懿, 余永龍, 葉振文, 張飛宏, 肖陽
【申請人】華南理工大學