一種竹生物炭的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物炭制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種竹生物炭的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物炭(b1char)是指生物質(zhì)在缺氧或無氧條件下形成的穩(wěn)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(jìn)農(nóng)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(nóng)藥在土壤中的擴(kuò)散和在動植物體內(nèi)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(zhì)、修復(fù)水體污染。因此，將廢棄生物質(zhì)炭化成生物炭，被認(rèn)為是一種能有效固碳和生物質(zhì)資源化的方法。
[0003]生物質(zhì)的炭化技術(shù)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(zhì)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(fā)生炭化的方法；水熱炭化則以水為介質(zhì)，密閉體系中，在一定溫度下，如130?350°C，水自產(chǎn)生壓力或惰性氣體加壓下，生物質(zhì)經(jīng)脫水、脫羧等復(fù)雜反應(yīng)，發(fā)生炭化轉(zhuǎn)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(yīng)介質(zhì)清潔且反應(yīng)條件較溫和，設(shè)備操作簡便，且有助于保留生物質(zhì)表面的含氧、含氮官能團(tuán)，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(zhì)資源，類型多，適應(yīng)性強(qiáng)，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(chǎn)業(yè)。竹具有生長快、成材早、產(chǎn)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(zhì)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(chǎn)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(huán)境的污染。
[0005]基于上述考慮，本發(fā)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(huán)利用方式，減少污染，提高竹子附加值，實現(xiàn)增匯減排，制得的產(chǎn)品還可用于改良土壤或水體環(huán)境的修復(fù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)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(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)了節(jié)能減排。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)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(dǎo)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱炭化反應(yīng)，所述竹原料與水的固液比為Ikg:6L?lkg:22L ；
將水熱炭化反應(yīng)的產(chǎn)物冷卻，過濾分離，干燥后得到竹生物炭。
[0008]進(jìn)一步的，還包括竹原料的預(yù)處理步驟:清除表面泥土和雜物。
[0009]優(yōu)選的，采用中藥粉碎機(jī)將竹原料粉碎。
[0010]優(yōu)選的，所述水熱炭化反應(yīng)的反應(yīng)溫度為160 0C?220 °C。
[0011]優(yōu)選的，所述的水熱炭化反應(yīng)的反應(yīng)時間為3h?15 ho
[0012]優(yōu)選的，冷卻溫度為80 °C以下。
[0013]優(yōu)選的，過濾分離得含水率為30 wt%?40 wt%的固態(tài)產(chǎn)物。
[0014]優(yōu)選的，所述過濾分離采用板壓過濾進(jìn)行。
[0015]進(jìn)一步的，干燥步驟包括將固態(tài)產(chǎn)物置于陽光下曬干，然后置于烘箱中干燥至恒重。
[0016]優(yōu)選的，所述干燥過程溫度為110°C。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)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(dǎo)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱炭化反應(yīng)，所述竹原料的質(zhì)量與水的體積的比例為lkg:6L?lkg:22L ；將水熱炭化反應(yīng)的產(chǎn)物冷卻，過濾分離，干燥后得到竹生物炭。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過水熱炭化將竹原料轉(zhuǎn)變?yōu)樯锾浚峁┝艘环N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(jīng)濟(jì)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(tài)效益和社會效益。另外，本發(fā)明中竹原料無需預(yù)處理，水熱反應(yīng)介質(zhì)綠色、反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便，能耗少、成本低；制得的竹生物炭產(chǎn)品可用于改良土壤或修復(fù)水體環(huán)境，應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)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(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0020]本發(fā)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(dǎo)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱炭化反應(yīng)，所述竹原料的質(zhì)量與水的體積的比例為lkg:6L?lkg:22L ;將水熱炭化反應(yīng)的產(chǎn)物冷卻，過濾分離，干燥后得到竹生物炭。
[0021]在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明實現(xiàn)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(huán)境污染修復(fù)的產(chǎn)品，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0022]作為優(yōu)選方案，本發(fā)明還包括竹原料的預(yù)處理步驟:回收竹材加工過程中產(chǎn)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(yōu)選方案，本發(fā)明采用中藥粉碎機(jī)將竹原料粉碎，得到原料顆粒，有利于與水進(jìn)行水熱炭化反應(yīng)。
[0024]作為優(yōu)選方案，將質(zhì)量、體積比為lkg:6L?lkg:22L范圍內(nèi)的竹原料與水導(dǎo)入水熱反應(yīng)釜進(jìn)行水熱炭化反應(yīng)，具體為:將竹原料顆粒與水混合，導(dǎo)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(yīng)的反應(yīng)溫度優(yōu)選為160 °C? 220 °C，更優(yōu)選為1800C?200 0C ;所述的水熱炭化反應(yīng)的反應(yīng)時間優(yōu)選為3 h?15 h，更優(yōu)選為7 h?11 h。
[0025]本發(fā)明采用水熱炭化技術(shù)制備竹生物炭，工藝簡單、反應(yīng)溫和，制備過程綠色環(huán)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(yōu)選方案，冷卻水熱反應(yīng)釜至80°C以下，之后采用板壓過濾進(jìn)行過濾分離，過濾分離優(yōu)選得含水率為30 wt%?40 wt%的固態(tài)產(chǎn)物。
[0027]作為優(yōu)選方案，干燥優(yōu)選為將上述固態(tài)產(chǎn)物置于烘箱中干燥至恒重。
[0028]作為優(yōu)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(fā)明利用竹為原料，經(jīng)預(yù)處理后與水混合置于水熱釜中，經(jīng)水熱炭化形成竹生物炭產(chǎn)品。該方法提高了竹子的綜合利用率，過程綠色環(huán)保、耗能低，實現(xiàn)了固碳減排和資源的循環(huán)利用，具有明顯的生態(tài)效益；另外，該法成本較低，提高了竹子的經(jīng)濟(jì)效益，并具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
[0030]為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，本發(fā)明的保護(hù)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(yù)處理:回收竹材加工過程中產(chǎn)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(dǎo)入水熱釜，確保水熱釜密閉，加熱進(jìn)行水熱炭化反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度160 °C，反應(yīng)時間15 h，竹原料與水固液比lkg: 6L ；
步驟四、固、液相產(chǎn)物的過濾分離:水熱炭化過程結(jié)束后，取出水熱反應(yīng)釜置于冷卻水中，冷卻至80 °C以下后，開釜導(dǎo)出反應(yīng)液及固相產(chǎn)物，經(jīng)過濾得含水率為30 wt%-40 wt°/c^9固態(tài)產(chǎn)物；
步驟五、固態(tài)產(chǎn)物的干燥:將固態(tài)產(chǎn)物置于烘箱中110°C干燥至恒重，得固態(tài)竹生物炭
τ?: 口廣PR ο
[0032]實施例2:
步驟一、竹原料的回收、預(yù)處理:回收竹材加工過程中產(chǎn)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(dǎo)入水熱釜，確保水熱釜密閉，加熱進(jìn)行水熱炭化反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度200 °C，反應(yīng)時間3 h，竹原料與水固液比lkg:6L ；
步驟四、固、液相產(chǎn)物的過濾分離:水熱炭化過程結(jié)束后，取出水熱反應(yīng)釜置于冷卻水中，冷卻至80 °C以下后，開釜導(dǎo)出反應(yīng)液及固相產(chǎn)物，經(jīng)過濾得含水率為30 wt%-40 wt°/c^9固態(tài)產(chǎn)物；
步驟五、固態(tài)產(chǎn)物的干燥:將固態(tài)產(chǎn)物置于烘箱中110°C干燥至恒重，得固態(tài)竹生物炭
τ?: 口廣PR ο
[0033]實施例3:
步驟一、竹原料的回收、預(yù)處理:回收竹材加工過程中產(chǎn)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(dǎo)入水熱釜，確保水熱釜密閉，加熱進(jìn)行水熱炭化反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度220 °C，反應(yīng)時間3 h，竹原料與水固液比lkg:6L ；
步驟四、固、液相產(chǎn)物的過濾分離:水熱炭化過程結(jié)束后，取出水熱反應(yīng)釜置于冷卻水中，冷卻至80 °C以下后，開釜導(dǎo)出反應(yīng)液及固相產(chǎn)物，經(jīng)過濾得含水率為30 wt%-40 wt°/c^9固態(tài)產(chǎn)物；
步驟五、固態(tài)產(chǎn)物的干燥:將固態(tài)產(chǎn)物置于烘箱中110°C干燥至恒重，得固態(tài)竹生物炭
τ?: 口廣PR ο
[0034]實施例4
步驟一、竹原料的回收、預(yù)處理:回收竹材加工過程中產(chǎn)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(dǎo)入水熱釜，確保水熱釜密閉，加熱進(jìn)行水熱炭化反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度180 °C，反應(yīng)時間15 h，竹原料與水固液比lkg:6L ；
步驟四、固、液相產(chǎn)物的過濾分離:水熱炭化過程結(jié)束后，取出水熱反應(yīng)釜置于冷卻水中，冷卻至80 °C以下后，開釜導(dǎo)出反應(yīng)液及固相產(chǎn)物，經(jīng)過濾得含水率為30 wt%-40 wt°/c^9固態(tài)產(chǎn)物；
步驟五、固態(tài)產(chǎn)物的干燥:將固態(tài)產(chǎn)物置于烘箱中110°C干燥至恒重，得固態(tài)竹生物炭
τ?: 口廣PR ο
[0035]實施例5
步驟一、竹原料的回收、預(yù)處理:回收竹材加工過程中產(chǎn)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(dǎo)入水熱釜，確保水熱釜密閉，加熱進(jìn)行水熱炭化反應(yīng)，水熱反應(yīng)溫度180 °C，反應(yīng)時間llh，竹原料與水固液比lkg:6L ；
步驟四、固、