利用秸稈制備磁性生物炭的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)廢物制備生物炭的方法。特別是利用秸桿原料制備磁性生物炭的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展，秸桿廢棄、焚燒，帶來很多危害。
[0003]比如，小麥作為主要糧食作物之一，其種植面積與產(chǎn)量均占谷物產(chǎn)量的1/4以上。麥?zhǔn)蘸螽a(chǎn)生的小麥秸桿大部分棄之不用、就地焚燒，既造成資源的巨大浪費(fèi)，還產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境污染，甚至導(dǎo)致火災(zāi)事故頻發(fā)。如果能合理利用，必能帶來較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
[0004]生物炭是一種富含碳元素的材料，生物炭可以用于水中污染物的吸附，也可用作化工生產(chǎn)催化劑的載體。然而，吸附或催化過程完成后，通常要采用高速離心或過濾法回收廢吸附劑和失活催化劑，導(dǎo)致能源浪費(fèi)及設(shè)備損耗。與普通生物炭相比，磁性生物炭可對外加磁場產(chǎn)生感應(yīng)，因此可以通過磁分離技術(shù)對其進(jìn)行回收，過程簡單，節(jié)省能源。
[0005]已公開的技術(shù)，如中國專利申請“一種磁性生物碳吸附材料的制備方法及其用途-200910100973.Γ
[0006]再如中國專利申請“一種利用玉米秸桿制備的生物炭去除水體中鉻的方法_201510555315.7”。
[0007]已有技術(shù)未見更多利用秸桿原料制備磁性生物炭的途徑問世。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的問題在于克服前述技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種利用秸桿制備磁性生物炭的方法。
[0009]本案目的是提供一種更新、更優(yōu)化的制備磁性生物炭的方法，以使廢棄秸桿得到更好的利用。
[0010]本發(fā)明解決技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，依據(jù)本發(fā)明提供的一種利用秸桿制備磁性生物炭的方法，制備步驟包括選取秸桿原料的步驟，其中，秸桿原料選擇小麥秸桿或玉米秸桿或棉桿或水稻秸桿，先進(jìn)行秸桿原料清潔化預(yù)處理，然后依次用三價(jià)鐵鹽溶液浸漬，真空抽濾，濾餅烘干后，再在惰性氣體條件下進(jìn)行碳化處理，制得磁性生物炭成品O
[0011 ]由此，秸桿原料經(jīng)過三價(jià)鐵鹽溶液浸漬，通過熱解的工藝過程，可獲得磁性生物炭。
[0012]本案梯級踏板型材解決技術(shù)問題還可以采取以下技術(shù)方案進(jìn)一步實(shí)現(xiàn):
[0013]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，所述的秸桿原料清潔化預(yù)處理的步驟中將秸桿原料洗凈、烘干、粉碎、篩分，取粒徑大于60目的秸桿原料顆粒封存?zhèn)溆谩?br>[0014]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，所述的三價(jià)鐵鹽溶液浸漬處理的步驟中，將秸桿原料顆粒置于三價(jià)鐵鹽溶液中，三價(jià)鐵鹽與秸桿原料顆粒質(zhì)量比為1-10:1，磁力攪拌下浸漬，浸漬時(shí)間應(yīng)為20-240min。
[0015]由此，三價(jià)鐵鹽與秸桿原料顆粒質(zhì)量比的配置，以及浸漬時(shí)間的設(shè)置，還有在磁力攪拌下浸漬，都是為了使秸桿原料顆粒和三價(jià)鐵鹽溶液混合更充分，浸漬更充分。
[0016]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，所述的三價(jià)鐵鹽溶液指氯化鐵溶液或硝酸鐵溶液或硫酸鐵溶液。
[0017]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，優(yōu)選的配置可以是秸桿原料選為小麥秸桿，三價(jià)鐵鹽溶液選取氯化鐵溶液浸漬。
[0018]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，所述的三價(jià)鐵鹽溶液的質(zhì)量百分比濃度為10-30 %。
[0019]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，所述的碳化處理中，將三價(jià)鐵鹽溶液浸漬后的秸桿原料在惰性氣體吹掃下加熱至預(yù)設(shè)的碳化溫度后，進(jìn)行保溫;所述預(yù)設(shè)的碳化溫度為500-900°C;
[0020]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，碳化處理中，所述預(yù)設(shè)的碳化溫度為 550°C。
[0021]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，所述的碳化處理中，三價(jià)鐵鹽溶液浸漬后的秸桿原料在惰性氣體吹掃下加熱時(shí)以2_10°C/min升溫速率加熱至碳化溫度，保溫時(shí)間為20-180min。
[0022]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，所述的惰性氣體為氮?dú)狻⒑?、氬氣中的任一種。
[0023]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，碳化處理后的碳化產(chǎn)物進(jìn)行冷卻，并用去離子水洗滌，烘干制得磁性生物炭成品。
[0024]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，所述的碳化處理中，將氯化鐵溶液浸漬后的秸桿原料在氮?dú)獯祾呦乱?°C/min升溫速率加熱至碳化溫度550°C后，保溫時(shí)間為90mino
[0025]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，磁力攪拌速度為150轉(zhuǎn)/分鐘，所述稻桿原料為小麥稻桿。
[0026]前述的利用秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，磁力攪拌速度為150轉(zhuǎn)/分鐘。
[0027]還有，
[0028]本發(fā)明針對目前尚沒有專門利用小麥秸桿制備磁性生物炭，而提供一種利用小麥秸桿制備磁性生物炭的方法。其工序?yàn)?小麥秸桿預(yù)處理-三價(jià)鐵鹽
[0029]溶液浸漬-碳化-成品。該方法的突出特點(diǎn)是:原料小麥秸桿為農(nóng)業(yè)廢棄物，符合當(dāng)今社會綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的需求;與普通生物炭相比，磁性生物炭在流體介質(zhì)(如水溶液)中可以利用磁場進(jìn)行分離，利于回收;相較于先制備生物炭，再利用共沉淀法生成四氧化三鐵進(jìn)行改性方法，本方法步驟簡單，節(jié)省能源。
[0030]本發(fā)明利用小麥秸桿制備磁性生物炭的方法，該磁性生物炭具有較發(fā)達(dá)的孔隙，并可以對外加磁場產(chǎn)生感應(yīng)，易于從水中分離。
[0031]利用小麥秸桿制備磁性生物炭的方法主要操作步驟為，
[0032](I)將小麥秸桿原料洗凈、烘干、篩分，取60目以上的小麥秸桿顆粒封存?zhèn)溆谩?br>[0033](2)利用三價(jià)鐵鹽溶液對粉碎后小麥秸桿進(jìn)行浸漬，溶液中所含的三價(jià)鐵鹽與小麥秸桿顆粒質(zhì)量比為1:1-10:1，浸漬時(shí)間為20-240min。浸漬完成后，通過真空抽濾進(jìn)行固液分離，將濾餅在烘箱中烘干。
[0034](3)將經(jīng)過浸漬和烘干的小麥秸桿顆粒進(jìn)行碳化，升溫速率為2_10°C/min，碳化溫度為500-900°C ；保溫時(shí)間為20-180min ；或碳化溫度為550°C ；
[0035](4)冷卻后，將碳化產(chǎn)物用去離子水洗滌數(shù)次，除去雜質(zhì)，烘干至恒重，得到成品。
[0036]本發(fā)明解決磁性生物炭材料制備方法現(xiàn)有技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0037]—種利用小麥秸桿制備磁性生物炭的方法，其特征在于，利用小麥秸桿制備磁性生物炭的工藝步驟為:以小麥秸桿為原料，先進(jìn)行小麥秸桿清潔化預(yù)處理，然后用三價(jià)鐵鹽溶液浸漬，真空抽濾，濾餅烘干后，再在惰性氣體條件下進(jìn)行碳化，制得磁性生物炭成品。
[0038]本案解決磁性生物炭材料制備方法技術(shù)問題還可以采用以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn):
[0039]前述的利用小麥秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，小麥秸桿預(yù)處理是將小麥秸桿洗凈、烘干、粉碎、篩分，取粒徑大于60目的小麥秸桿顆粒封存?zhèn)溆谩?br>[0040]前述的利用小麥秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，三價(jià)鐵鹽溶液浸漬時(shí)，取三價(jià)鐵鹽或鐵鹽水合物溶于去離子水中，配置成三價(jià)鐵鹽溶液;將小麥秸桿顆粒置于三價(jià)鐵鹽溶液中，三價(jià)鐵鹽與小麥秸桿顆粒質(zhì)量比為1-10:1之間；1:1或5:1或10:1，或磁力攪拌下浸漬，浸漬時(shí)間應(yīng)為20-240min。
[0041]前述的利用小麥秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，三價(jià)鐵鹽溶液為硝酸鐵、氯化鐵、硫酸鐵的溶液，三價(jià)鐵鹽溶液的質(zhì)量百分比濃度為10-30 %。
[0042]前述的利用小麥秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，碳化時(shí)將三價(jià)鐵鹽溶液浸漬后的小麥秸桿在惰性氣體吹掃下加熱至碳化溫度500-900°C后，進(jìn)行保溫。
[0043]前述的利用小麥秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，加熱時(shí)以2-10°C/min升溫速率加熱至碳化溫度，保溫時(shí)間為20-180min。
[0044]前述的利用小麥秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，惰性氣體為氮?dú)狻⒑?、氬氣中的一種。
[0045]前述的利用小麥秸桿制備磁性生物炭的方法，其中，碳化后的碳化產(chǎn)物進(jìn)行冷卻，并用去離子水洗滌，烘干制得磁性生物炭成品。
[0046]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方