一種生物質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng)藥、固相制備有機肥的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物質(zhì)資源利用技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種生物質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng)藥、固相制備有機肥的方法。所述方法為：將生物質(zhì)原料與水混合均勻得到生物質(zhì)水溶液，然后將其加入到高壓反應(yīng)器中，用惰性氣體或氫氣置換反應(yīng)器內(nèi)空氣，升溫至200～300℃，攪拌條件下進行恒溫水熱碳化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過濾或離心分離，液相經(jīng)乙酸乙酯萃取后制備農(nóng)藥，固相干燥后制備有機肥。與傳統(tǒng)的生物油水相組分糖及糖類衍生物制備農(nóng)藥及有機肥方法相比，該方法具有能耗低、反應(yīng)條件溫和、工藝過程簡單、反應(yīng)產(chǎn)物易分離、對環(huán)境友好等優(yōu)點。
【專利說明】
一種生物質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng)藥、固相制備有機肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于生物質(zhì)資源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng) 藥、固相制備有機肥的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 柑橘渣、蔗渣是食品工業(yè)的廢棄物，價格低廉具有數(shù)量大、產(chǎn)地集中，其成分單一 不需要分選處理、質(zhì)量可控等優(yōu)勢。與其他類型的農(nóng)林生物質(zhì)資源比較，柑橘渣、蔗渣是很 好的生物質(zhì)煉制工業(yè)的原料。本發(fā)明開發(fā)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(nóng)藥，既保護了環(huán)境，又實現(xiàn)了生物質(zhì)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(zhì)素不易腐爛的缺點。具有重要的現(xiàn)實意義。有廣泛的市 場前景。
[0003] 傳統(tǒng)的控釋肥料是農(nóng)林廢棄物經(jīng)過粉碎、提取、過濾、濃縮、發(fā)酵、造粒、烘干、冷 卻、包裹等步驟制成的。生物質(zhì)中的木質(zhì)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(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種生物 質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng)藥、固相制備有機肥的方法。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的農(nóng)藥和有機肥。
[0006] 本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種生物質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng)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(zhì)原料與水混合均勻得到生物質(zhì)水溶液，然后將其加入到高壓反應(yīng)器中， 用惰性氣體或氫氣置換反應(yīng)器內(nèi)空氣，升溫至200~300°C，攪拌條件下進行恒溫水熱碳化 反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過濾或離心分離，液相經(jīng)乙酸乙酯萃取后制備農(nóng)藥，固相干燥后制備有機 肥。上述水熱碳化反應(yīng)產(chǎn)物的分離流程圖如圖1所示。
[0009] 所述的生物質(zhì)原料優(yōu)選蔗渣或柑橘渣。
[0010] 所述生物質(zhì)水溶液中生物質(zhì)原料的質(zhì)量濃度優(yōu)選為6%~10%。
[0011] 所述生物質(zhì)水溶液的體積優(yōu)選為高壓反應(yīng)器體積的1/3~3/4。
[0012] 所述攪拌的速度優(yōu)選為100~1000轉(zhuǎn)/分鐘。
[0013] 所述水熱碳化反應(yīng)的時間優(yōu)選為4~24h。
[0014] -種農(nóng)藥和有機肥，通過上述方法制備得到。
[0015] 本發(fā)明的原理為：生物質(zhì)水溶液在高溫條件下產(chǎn)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(fā)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(yīng)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(chǎn)農(nóng)藥。
[0016] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果：
[0017] (1)本發(fā)明采用水熱碳化方法，液相產(chǎn)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(nóng)藥使用，固相有機碳繼承了生物質(zhì)中大部分營養(yǎng)成分，可作為肥料施 用；
[0018] (2)本發(fā)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(wěn)定 性問題；將其中不穩(wěn)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(wěn)定組分的水相產(chǎn)物可用于制備農(nóng)藥;該方法反 應(yīng)原料及過程低毒、過程簡單、能耗低、反應(yīng)條件溫和；
[0019] (3)采用本發(fā)明提供的生物質(zhì)水溶液制備有機肥及農(nóng)藥，可以一邊熱解，一邊分 離，原料處理簡單，設(shè)備技術(shù)靈活及經(jīng)濟性好，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)化，適合工業(yè)化應(yīng) 用。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明水熱碳化反應(yīng)產(chǎn)物的分離流程圖；
[0021] 圖2是實施例2水熱碳化后液體產(chǎn)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(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)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(zhì)水溶液，然后將其加入到150mL高壓反應(yīng) 器中，蓋緊釜蓋，用氮氣對反應(yīng)釜中空氣進行置換4次。然后，打開反應(yīng)釜冷凝裝置及電源， 設(shè)定反應(yīng)溫度225°C，攪拌速度800轉(zhuǎn)/分鐘。升溫至225°C后，恒溫5小時。反應(yīng)終止，取出反 應(yīng)釜冷卻至常溫，放氣，打開釜蓋。取出反應(yīng)所產(chǎn)生的固體焦炭及富含酚類等穩(wěn)定組分的水 相產(chǎn)物，用布氏漏斗進行分離，固體烘干獲得有機肥，液相產(chǎn)物經(jīng)乙酸乙酯萃取后用于制備 農(nóng)藥。
[0025] 實施例2
[0026]將蔗渣3g與水50mL混合均勻得到生物質(zhì)水溶液，然后將其加入到150mL高壓反應(yīng) 器中，蓋緊釜蓋，用氮氣對反應(yīng)釜中空氣進行置換4次。然后，打開反應(yīng)釜冷凝裝置及電源， 設(shè)定反應(yīng)溫度255°C，攪拌速度800轉(zhuǎn)/分鐘。升溫至255°C后，恒溫5小時。反應(yīng)終止，取出反 應(yīng)釜冷卻至常溫，放氣，打開釜蓋。取出反應(yīng)所產(chǎn)生的固體焦炭及富含酚類等穩(wěn)定組分的水 相產(chǎn)物，用布氏漏斗進行分離，固體烘干獲得有機肥，液相產(chǎn)物經(jīng)乙酸乙酯萃取后用于制備 農(nóng)藥。
[0027] 實施例3
[0028]將蔗渣3g與水50mL混合均勻得到生物質(zhì)水溶液，然后將其加入到150mL高壓反應(yīng) 器中，蓋緊釜蓋，用氮氣對反應(yīng)釜中空氣進行置換4次。然后，打開反應(yīng)釜冷凝裝置及電源， 設(shè)定反應(yīng)溫度265°C，攪拌速度800轉(zhuǎn)/分鐘。升溫至265°C后，恒溫5小時。反應(yīng)終止，取出反 應(yīng)釜冷卻至常溫，放氣，打開釜蓋。取出反應(yīng)所產(chǎn)生的固體焦炭及富含酚類等穩(wěn)定組分的水 相產(chǎn)物，用布氏漏斗進行分離，固體烘干獲得有機肥，液相產(chǎn)物經(jīng)乙酸乙酯萃取后用于制備 農(nóng)藥。
[0029] 實施例4
[0030] 將柑橘渣5g與水50mL混合均勻得到生物質(zhì)水溶液，然后將其加入到150mL高壓反 應(yīng)器中，蓋緊釜蓋，用氮氣對反應(yīng)釜中空氣進行置換4次。然后，打開反應(yīng)釜冷凝裝置及電 源，設(shè)定反應(yīng)溫度290°C，攪拌速度800轉(zhuǎn)/分鐘。升溫至290°C后，恒溫24小時。反應(yīng)終止，取 出反應(yīng)釜冷卻至常溫，放氣，打開釜蓋。取出反應(yīng)所產(chǎn)生的固體焦炭及富含酚類等穩(wěn)定組分 的水相產(chǎn)物，用布氏漏斗進行分離，固體烘干獲得有機肥，液相產(chǎn)物經(jīng)乙酸乙酯萃取后用于 制備農(nóng)藥。
[0031 ]實施例1~3所得固相產(chǎn)率及液相產(chǎn)率結(jié)果如表1所示：
[0032]表 1
[0034]實施例2水熱碳化后液體產(chǎn)物經(jīng)乙酸乙酯萃取后GC-MS總離子流譜圖如圖2所示， 其產(chǎn)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(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)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(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種生物質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng)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(zhì)原料與水混合均勻得到生物質(zhì)水溶液，然后將其加入到高壓反應(yīng)器中，用惰 性氣體或氫氣置換反應(yīng)器內(nèi)空氣，升溫至200~300°C，攪拌條件下進行恒溫水熱碳化反應(yīng)， 反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過濾或離心分離，液相經(jīng)乙酸乙酯萃取后制備農(nóng)藥，固相干燥后制備有機肥。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng)藥、固相制備有機肥的方法， 其特征在于:所述的生物質(zhì)原料是指蔗渣或柑橘渣。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng)藥、固相制備有機肥的方法， 其特征在于:所述生物質(zhì)水溶液中生物質(zhì)原料的質(zhì)量濃度為6 %~10 %。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng)藥、固相制備有機肥的方法， 其特征在于:所述生物質(zhì)水溶液的體積為高壓反應(yīng)器體積的1/3~3/4。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng)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(zhuǎn)/分鐘。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)水熱碳化液相制備農(nóng)藥、固相制備有機肥的方法， 其特征在于:所述水熱碳化反應(yīng)的時間為4~24h。7. -種農(nóng)藥和有機肥，其特征在于:通過權(quán)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(fā)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(xué)