一種使用玉米秸稈生產生物碳的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于材料制備領域，具體涉及一種使用玉米秸桿生產生物碳的方法。
【背景技術】
[0002] 生物碳不僅可以大幅提高土壤肥力，在貧瘠的土壤上培育出肥沃的高碳庫土壤， 最直接的效應就是明顯提高農作物產量和品質，還可以間接地減少化肥、農藥等化學品的 施用量。最關鍵是把碳有效地吸附固化在生物碳中間，減少了溫室氣體的排放，以及對石油 制品的依賴。目前已知一噸生物質可以固定〇. 726噸二氧化碳。
[0003] 但是現在生物碳加工時，碳化率不高，往往在40%以下，同時，而且秸桿碳化后的 生物碳較松散，不方便使用，若是加工成型后進行擠壓，會進一步導致碳碎裂，穩定性不高， 現有方法制備的生物碳的空隙率較低。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種使用玉米秸桿生產生物碳的方法，提升了活性炭的空隙 率，提升了吸附性能。
[0005] 本發明通過以下技術方案實現： 一種使用玉米秸桿生產生物碳的方法，包括以下步驟： (1 )、將玉米秸桿破碎成80目的粉末，將玉米秸桿加水使其含水量為50-60%，密封發酵 2-3 天； (2) 、將步驟（1)發酵好的玉米秸桿使用清水洗滌，然后使用壓濾機壓去其中的水分，將 秸桿粉使用單寧酸、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 過程中不斷進行攪拌； (3) 、將浸泡后的秸桿粉末使用壓濾機壓濾，去除多于的酸液，然后將秸桿粉末使用清 水清洗，使用壓濾機壓出水分，將上述壓出的酸液與水分合并蒸煮，得到固體物，將固體物 與秸桿粉末混合，得到混合粉； (4) 、將混合粉在氮氣保護下烘干，然后與甲硅烷按重量比60:1進行混合，混合后將混 合粉在氮氣保護下500°C進行碳化處理，在加熱過程中，在加熱至320°C后，升溫幅度調整 為 I. 5°C /min〇
[0006] 在碳化處理過程中，使用擠壓機對原料進行擠壓，擠壓時對原料的擠壓的壓強為 l-3MPa，在處理時擠壓的壓強逐漸增大，壓強增幅為0. 2MPa/min。
[0007] 本發明的有益效果：本發明通過在碳化處理前，將植物秸桿進行發酵處理，然后使 用混合酸液進行浸泡處理，使纖維素、木質素等進行分離活化，使植物纖維間的空隙增大， 同時將植物秸桿中的低聚的糖類分離后再進行混合，可以提升碳化的效率，還可以提升生 物碳的空隙率；在碳化過程中鼓入氮氣，可以使熱量循環，并且使植物秸桿受熱更均勻，熱 量利用率更高。在加熱及碳化處理時，加入少量的碳粉，可以提升秸桿碳化的速度，有利于 更成分的均勻分散，使用本發明的方法生產生物碳植物秸桿的碳化率可達到62%以上，同 時使用本發明的方法制備的生物碳的比表面積為1920m2 /克，相對于常規活性炭提升25% 以上。而且空隙中微孔的比例達到92%以上，吸附效果明顯提升。
[0008] 在碳化時加入甲硅烷，甲硅烷在高溫下分解，產生氣體，使產出的生物碳空隙率更 高。同時，在生物碳中殘留少量的硅，提高生物碳的強度。而且在堿性溶液中大大提升生物 碳的吸附性能，對多種重金屬離子吸附率達到95%以上，而且使有機碳在高溫處理后可以 重復利用。
[0009] 使用本發明的方法進行擠壓生產的生物碳為塊狀，在碳化處理進行幾分鐘后進行 擠壓，既不會減緩碳化的速度，又可以使擠壓后的生物碳穩定性相對于生物碳制成后更高， 不松散，而且經過此方法處理的生物碳具有很高的吸附性能。
【具體實施方式】
[0010] 實施例1 一種使用玉米秸桿生產生物碳的方法，包括以下步驟： (1 )、將玉米秸桿破碎成80目的粉末，將玉米秸桿加水使其含水量為50-60%，密封發酵 2-3 天； (2)、將步驟（1)發酵好的玉米秸桿使用清水洗滌，然后使用壓濾機壓去其中的水分，將 秸桿粉使用單寧酸、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 過程中不斷進行攪拌；使用此配制的酸液進行處理，其處理后的秸桿的碳化率明顯提升，而 且處理后制得的生物碳的空隙率更高，此配比主要針對玉米秸桿，效果相對于其他秸桿效 果更好，可以提升空隙中微孔的比例。
[0011] (3)、將浸泡后的秸桿粉末使用壓濾機壓濾，去除多于的酸液，然后將秸桿粉末使 用清水清洗，使用壓濾機壓出水分，將上述壓出的酸液與水分合并蒸煮，得到固體物，將固 體物與秸桿粉末混合，得到混合粉； (4)、將混合粉在氮氣保護下烘干，然后與甲硅烷按重量比60:1進行混合，混合后將混 合粉在氮氣保護下500°C進行碳化處理，在加熱過程中，在加熱至320°C后，升溫幅度調整 為 I. 5°C /min〇
[0012] 實施例2 在碳化處理過程中，使用擠壓機對原料進行擠壓，擠壓時對原料的擠壓的壓強為 l-3MPa，在處理時擠壓的壓強逐漸增大，壓強增幅為0. 2MPa/min。其他步驟同實施例1。
[0013] 表1為使用各實施例方法制備的生物碳對污染物的吸收率：
由表1可知，本發明方法制備的生物碳的吸附力相對于現有的活性炭有明顯提升，尤 其對鉛的吸收率明顯提升。
【主權項】
1. 一種使用玉米秸桿生產生物碳的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1 )、將玉米秸桿破碎成80目的粉末，將玉米秸桿加水使其含水量為50-60%，密封發酵 2-3 天； (2) 、將步驟（1)發酵好的玉米秸桿使用清水洗滌，然后使用壓濾機壓去其中的水分，將 秸桿粉使用單寧酸、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 過程中不斷進行攪拌； (3) 、將浸泡后的秸桿粉末使用壓濾機壓濾，去除多于的酸液，然后將秸桿粉末使用清 水清洗，使用壓濾機壓出水分，將上述壓出的酸液與水分合并蒸煮，得到固體物，將固體物 與秸桿粉末混合，得到混合粉； (4) 、將混合粉在氮氣保護下烘干，然后與甲硅烷按重量比60:1進行混合，混合后將混 合粉在氮氣保護下500°C進行碳化處理，在加熱過程中，在加熱至320°C后，升溫幅度調整 為 I. 5°C /min〇2. 根據權利要求1所述的一種玉米秸桿生產生物碳的方法，其特征在于：在碳化處理 過程中，使用擠壓機對原料進行擠壓，擠壓時對原料的擠壓的壓強為4MPa，在處理時擠壓的 壓強逐漸增大至4 MPa，壓強增幅為0. 2MPa/min。
【專利摘要】本發明涉及一種使用玉米秸稈生產生物碳的方法，包括以下步驟：（1）、將玉米秸稈破碎成80目的粉末，密封發酵2-3天；（2）、將步驟（1）發酵好的玉米秸稈使用清水洗滌，然后使用酸液浸泡；（3）、將浸泡后的秸稈粉末使用壓濾機壓濾，去除多于的酸液，然后將秸稈粉末使用清水清洗，使用壓濾機壓出水分，將上述壓出的酸液與水分合并蒸煮，得到固體物，將固體物與秸稈粉末混合，得到混合粉；（4）、將混合粉在氮氣保護下烘干，然后與甲硅烷按重量比60:1進行混合，混合后將混合粉在氮氣保護下500℃進行碳化處理，在加熱過程中，在加熱至320℃后，升溫幅度調整為1.5℃/min。可以提升碳化的效率，還可以提升生物碳的空隙率。
【IPC分類】B01J20/20, B01J20/30
【公開號】CN104998616
【申請號】CN201510403350
【發明人】王培武
【申請人】全椒盛源生物質能源有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月11日