一種竹生物炭的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物炭制備技術領域，尤其是一種竹生物炭的制備方法。
【背景技術】
[0002]生物炭(b1char)是指生物質在缺氧或無氧條件下形成的穩定的富碳固體。研宄表明，向土壤中添加生物炭，可提改善土壤肥力，促進農作物生長，同時，生物炭在土壤中的施用可抑制溫室氣體的釋放，減少農藥在土壤中的擴散和在動植物體內的積累。另外，生物炭對污染物具有吸附作用，向污染水體中添加生物炭可改良水質、修復水體污染。因此，將廢棄生物質炭化成生物炭，被認為是一種能有效固碳和生物質資源化的方法。
[0003]生物質的炭化技術可分為熱解炭化和水熱炭化兩種。其中熱解炭化是指生物質在惰性氣氛下，加熱到較高溫度，如550?1300°C，停留一段時間從而發生炭化的方法；水熱炭化則以水為介質，密閉體系中，在一定溫度下，如130?350°C，水自產生壓力或惰性氣體加壓下，生物質經脫水、脫羧等復雜反應，發生炭化轉化成生物炭的過程。其中，水熱炭化可直接處理含水率較高的原料；反應介質清潔且反應條件較溫和，設備操作簡便，且有助于保留生物質表面的含氧、含氮官能團，是一種綠色的制備生物炭材料的理想方法。
[0004]竹是一類常見的可再生生物質資源，類型多，適應性強，廣泛分布于我國及其他亞洲東南亞各國，可用于建筑、造紙、紡織、工藝品、食品、能源等產業。竹具有生長快、成材早、產量高等特點，一般造林5-10年后，便可年年砍伐利用。竹子中主要含纖維素、半纖維素和木質素，是制生物炭的理想原料。。目前竹子的利用以竹纖維為主，加工過程中產生大量的廢棄物和剩余物，不僅無法得到充分利用，直接丟棄還會造成環境的污染。
[0005]基于上述考慮，本發明提出了一種以竹廢棄物為原料采用水熱炭化制備竹生物炭的方法，旨在提供一種新型的竹料循環利用方式，減少污染，提高竹子附加值，實現增匯減排，制得的產品還可用于改良土壤或水體環境的修復。
【發明內容】
[0006]本發明提供了一種竹生物炭的制備方法，工藝簡單，提高了竹子的綜合利用率和附加值，具有較好的經濟效益，實現了節能減排。
[0007]為實現上述目的，本發明的竹生物炭的制備方法包括以下步驟:
將竹原料粉碎，與水混合，然后導入水熱反應釜進行水熱炭化反應，所述竹原料與水的固液比為Ikg:6L?lkg:22L ；
將水熱炭化反應的產物冷卻，過濾分離，干燥后得到竹生物炭。
[0008]進一步的，還包括竹原料的預處理步驟:清除表面泥土和雜物。
[0009]優選的，采用中藥粉碎機將竹原料粉碎。
[0010]優選的，所述水熱炭化反應的反應溫度為160 0C?220 °C。
[0011]優選的，所述的水熱炭化反應的反應時間為3h?15 ho
[0012]優選的，冷卻溫度為80 °C以下。
[0013]優選的，過濾分離得含水率為30 wt%?40 wt%的固態產物。
[0014]優選的，所述過濾分離采用板壓過濾進行。
[0015]進一步的，干燥步驟包括將固態產物置于陽光下曬干，然后置于烘箱中干燥至恒重。
[0016]優選的，所述干燥過程溫度為110°C。
[0017]本發明的有益效果:
本發明提供了一種竹生物炭的制備方法，包括:將竹原料粉碎，與水混合，然后導入水熱反應釜進行水熱炭化反應，所述竹原料的質量與水的體積的比例為lkg:6L?lkg:22L ；將水熱炭化反應的產物冷卻，過濾分離，干燥后得到竹生物炭。與現有技術相比，本發明通過水熱炭化將竹原料轉變為生物炭，提供了一種新的竹料的利用方式，提高了竹子的利用率和附加值，增加了經濟效益，且有利于碳素的固定和減少二氧化碳的排放，具有良好的生態效益和社會效益。另外，本發明中竹原料無需預處理，水熱反應介質綠色、反應條件溫和，反應設備結構簡單、操作簡便，能耗少、成本低；制得的竹生物炭產品可用于改良土壤或修復水體環境，應用前景廣闊。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明實施例1制備竹生物炭的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0019]為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明的優選實施方案進行詳細說明。但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。
[0020]本發明的實施例提供了一種竹生物炭的制備方法，包括以下步驟:
將竹原料粉碎，與水混合，然后導入水熱反應釜進行水熱炭化反應，所述竹原料的質量與水的體積的比例為lkg:6L?lkg:22L ;將水熱炭化反應的產物冷卻，過濾分離，干燥后得到竹生物炭。
[0021]在上述技術方案中，本發明實現了竹料的綜合利用，提高了附加值，且能固碳減排，得到了可用于環境污染修復的產品，具有較好的經濟效益和社會效益。
[0022]作為優選方案，本發明還包括竹原料的預處理步驟:回收竹材加工過程中產生的廢棄竹葉、竹粉以及竹竿殘塊或其它竹加工廢棄物，清除原料表面泥土和雜物。
[0023]作為優選方案，本發明采用中藥粉碎機將竹原料粉碎，得到原料顆粒，有利于與水進行水熱炭化反應。
[0024]作為優選方案，將質量、體積比為lkg:6L?lkg:22L范圍內的竹原料與水導入水熱反應釜進行水熱炭化反應，具體為:將竹原料顆粒與水混合，導入水熱釜，密閉，確保水熱釜的密閉性后加熱。所述水熱炭化反應的反應溫度優選為160 °C? 220 °C，更優選為1800C?200 0C ;所述的水熱炭化反應的反應時間優選為3 h?15 h，更優選為7 h?11 h。
[0025]本發明采用水熱炭化技術制備竹生物炭，工藝簡單、反應溫和，制備過程綠色環保且能夠有效拓展竹料利用的新途徑，對于提高竹子的利用率和附加值具有重要的意義。
[0026]作為優選方案，冷卻水熱反應釜至80°C以下，之后采用板壓過濾進行過濾分離，過濾分離優選得含水率為30 wt%?40 wt%的固態產物。
[0027]作為優選方案，干燥優選為將上述固態產物置于烘箱中干燥至恒重。
[0028]作為優選方案，上述干燥過程溫度為110°C。
[0029]從以上方案可以看出，本發明利用竹為原料，經預處理后與水混合置于水熱釜中，經水熱炭化形成竹生物炭產品。該方法提高了竹子的綜合利用率，過程綠色環保、耗能低，實現了固碳減排和資源的循環利用，具有明顯的生態效益；另外，該法成本較低，提高了竹子的經濟效益，并具有良好的工業化應用前景。
[0030]為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的技術方案進行詳細說明，本發明的保護范圍不受以下實施例的限制。
[0031]實施例1:
如圖1所示，竹生物炭按照如下步驟制備:
步驟一、竹原料的回收、預處理:回收竹材加工過程中產生的廢棄竹葉、竹粉以及竹竿殘塊或其他竹加工廢棄物，清除原料表面泥土和雜物；
步驟二、竹原料的粉碎:將竹原料粉碎，得到小顆粒，儲存，備用；
步驟三、竹原料的水熱炭化:將竹顆粒與水混合，導入水熱釜，確保水熱釜密閉，加熱進行水熱炭化反應，水熱反應溫度160 °C，反應時間15 h，竹原料與水固液比lkg: 6L ；
步驟四、固、液相產物的過濾分離:水熱炭化過程結束后，取出水熱反應釜置于冷卻水中，冷卻至80 °C以下后，開釜導出反應液及固相產物，經過濾得含水率為30 wt%-40 wt°/c^9固態產物；
步驟五、固態產物的干燥:將固態產物置于烘箱中110°C干燥至恒重，得固態竹生物炭
τ?: 口廣PR ο
[0032]實施例2:
步驟一、竹原料的回收、預處理:回收竹材加工過程中產生的廢棄竹葉、竹粉以及竹竿殘塊或其他竹加工廢棄物，清除原料表面泥土和雜物；
步驟二、竹原料的粉碎:將竹原料粉碎，得到小顆粒，儲存，備用；
步驟三、竹原料的水熱炭化:將竹顆粒與水混合，導入水熱釜，確保水熱釜密閉，加熱進行水熱炭化反應，水熱反應溫度200 °C，反應時間3 h，竹原料與水固液比lkg:6L ；
步驟四、固、液相產物的過濾分離:水熱炭化過程結束后，取出水熱反應釜置于冷卻水中，冷卻至80 °C以下后，開釜導出反應液及固相產物，經過濾得含水率為30 wt%-40 wt°/c^9固態產物；
步驟五、固態產物的干燥:將固態產物置于烘箱中110°C干燥至恒重，得固態竹生物炭
τ?: 口廣PR ο
[0033]實施例3:
步驟一、竹原料的回收、預處理:回收竹材加工過程中產生的廢棄竹葉、竹粉以及竹竿殘塊或其他竹加工廢棄物，清除原料表面泥土和雜物；
步驟二、竹原料的粉碎:將竹原料粉碎，得到小顆粒，儲存，備用；
步驟三、竹原料的水熱炭化:將竹顆粒與水混合，導入水熱釜，確保水熱釜密閉，加熱進行水熱炭化反應，水熱反應溫度220 °C，反應時間3 h，竹原料與水固液比lkg:6L ；
步驟四、固、液相產物的過濾分離:水熱炭化過程結束后，取出水熱反應釜置于冷卻水中，冷卻至80 °C以下后，開釜導出反應液及固相產物，經過濾得含水率為30 wt%-40 wt°/c^9固態產物；
步驟五、固態產物的干燥:將固態產物置于烘箱中110°C干燥至恒重，得固態竹生物炭
τ?: 口廣PR ο
[0034]實施例4
步驟一、竹原料的回收、預處理:回收竹材加工過程中產生的廢棄竹葉、竹粉以及竹竿殘塊或其他竹加工廢棄物，清除原料表面泥土和雜物；
步驟二、竹原料的粉碎:將竹原料粉碎，得到小顆粒，儲存，備用；
步驟三、竹原料的水熱炭化:將竹顆粒與水混合，導入水熱釜，確保水熱釜密閉，加熱進行水熱炭化反應，水熱反應溫度180 °C，反應時間15 h，竹原料與水固液比lkg:6L ；
步驟四、固、液相產物的過濾分離:水熱炭化過程結束后，取出水熱反應釜置于冷卻水中，冷卻至80 °C以下后，開釜導出反應液及固相產物，經過濾得含水率為30 wt%-40 wt°/c^9固態產物；
步驟五、固態產物的干燥:將固態產物置于烘箱中110°C干燥至恒重，得固態竹生物炭
τ?: 口廣PR ο
[0035]實施例5
步驟一、竹原料的回收、預處理:回收竹材加工過程中產生的廢棄竹葉、竹粉以及竹竿殘塊或其他竹加工廢棄物，清除原料表面泥土和雜物；
步驟二、竹原料的粉碎:將竹原料粉碎，得到小顆粒，儲存，備用；
步驟三、竹原料的水熱炭化:將竹顆粒與水混合，導入水熱釜，確保水熱釜密閉，加熱進行水熱炭化反應，水熱反應溫度180 °C，反應時間llh，竹原料與水固液比lkg:6L ；
步驟四、固、