一种环保生物炭的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种环保生物炭的制备方法，属于生物炭技术领域，包括如下步骤：(1)粉碎处理、(2)蒸汽爆破处理、(3)改性处理、(4)加热热解处理。本发明专利技术提供了一种环保生物炭的制备方法，此方法整体工艺简单，易于批量化生产应用，且方法绿色环保，制得的生物炭理化特性好。

【技术实现步骤摘要】
一种环保生物炭的制备方法
本专利技术属于生物炭
，具体涉及一种环保生物炭的制备方法。
技术介绍
秸秆资源是农业废弃物资源中最主要的组成部分。中国每年的农业生产活动均会产生大量秸秆，秸秆产量可达8亿多吨，其中以大田作物秸秆为主。除少部分用于造纸、能源和饲喂牲畜等外，其大部分被直接还田，用于提升土壤有机质和改良土壤。然而大量研究发现秸秆还田提升土壤有机炭的能力非常有限，大部分秸秆还田后经过微生物分解最终以CO2的形式挥发掉，而真正存储在农田土壤中的有机碳含量非常的少，大大降低了秸秆的固碳效果，限制了农田系统生态效益的进一步提升。除此之外，受传统农田管理方式的影响，秸秆焚烧现象在中国东北、华北及西北地区仍屡见不鲜，至今仍不能完全避免。秸秆焚烧不仅浪费资源，又污染大气环境，成为当前大气污染防控的重要关注点之一。所以，如何挖掘秸秆资源化利用潜力，提升秸秆资源化利用效率值得深思。除了秸秆资源化利用低之外，农田土壤不均衡或过量施用化肥导致农田养分流失和肥料利用率降低的现象成为当前中国农业普遍面临的问题。例如相关数据显示中国农田氮肥利用率只有30-40％，大量氮素以氨气、氮氧化物气体进入到近地表大气中、或者硝酸盐的形式残留在土壤以及淋溶到地下水中，带来一系列生态环境问题。而施用磷肥过量造成土壤中磷肥不断累积，当其中磷素饱和以后，很难被淋溶的磷也存在淋溶损失。氮和磷的淋失不仅导致肥料的巨大损失，也对生态环境造成潜在威胁。所以，如何通过秸秆资源化利用实现农田土壤增碳、固氮磷的目标值得深入探索。秸秆生物炭还田是近些年来的研究热点，其稳定的芳香结构不仅大大增强了农田土壤有机碳的稳定性，而高孔隙度和比表面积同时对土壤速效氮磷起了到很好的固持效果。然而生物炭是指生物质在缺氧或无氧条件下形成的稳定的富碳固体。现有很多制备生物炭的方法，但是多数能耗高、不环保，且制得的生物炭品质不佳，亟需不断的改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种环保生物炭的制备方法。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：一种环保生物炭的制备方法，包括如下步骤：(1)粉碎处理：对农作物秸秆进行粉碎处理，完成后得粉碎料备用；(2)蒸汽爆破处理：将步骤(1)所得的粉碎料投入到蒸汽爆破罐内进行蒸汽爆破处理，完成后取出得汽爆料备用；(3)改性处理：将步骤(2)所得的汽爆料浸入到改性处理液中进行改性处理，40～45min后取出得改性料备用；(4)加热热解处理：将步骤(3)所得的改性料放入到热解窑内进行热解处理，完成后取出得成品生物炭。进一步的，步骤(1)中所述的粉碎料的颗粒直径不大于5cm。进一步的，步骤(2)中所述的蒸汽爆破处理时的具体操作是，先向蒸汽爆破罐内通入高温水蒸气，同时将蒸汽爆破罐内的压力增至1.2～1.5MPa，保温保压处理3min后，再于40s内将蒸汽爆破罐卸至常温常压即可。进一步的，所述的高温水蒸气的温度为105～108℃。进一步的，步骤(3)中所述的改性处理液是由如下对应重量份的物质组成：4～8份氢氧化钾、10～15份羧甲基纤维素钠、10～15份葡萄糖、2～5份蒙脱土、300～400份水。进一步的，步骤(3)中所述的改性处理时还进行了超声处理。进一步的，所述的超声处理时的超声频率为400～500kHz。进一步的，步骤(4)中所述的所述的热解处理时控制热解窑内为氮气气氛，并控制加热的升温速率为4～6℃/min，保持热解时热解窑内的温度为480～520℃，此温度下保持热解时间为3～5h。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术提供了一种环保生物炭的制备方法，此方法整体工艺简单，易于批量化生产应用，其中在制备时先进行的蒸汽爆破处理，有利于充分松散农作物秸秆的纤维结构，扩大了纤维间隙，并对纤维素和半纤维素进行了一定程度的降解处理，利于后续的碳化进程，随后进行的改性处理，显著增强了秸秆的碳化转化率，以及成品生物炭的综合理化特性。本专利技术方法绿色环保，制得的生物炭理化特性好，极具市场竞争力和推广应用价值。具体实施方式实施例1一种环保生物炭的制备方法，包括如下步骤：(1)粉碎处理：对农作物秸秆进行粉碎处理，完成后得粉碎料备用；(2)蒸汽爆破处理：将步骤(1)所得的粉碎料投入到蒸汽爆破罐内进行蒸汽爆破处理，完成后取出得汽爆料备用；(3)改性处理：将步骤(2)所得的汽爆料浸入到改性处理液中进行改性处理，40min后取出得改性料备用；(4)加热热解处理：将步骤(3)所得的改性料放入到热解窑内进行热解处理，完成后取出得成品生物炭。步骤(1)中的粉碎料的颗粒直径不大于5cm。步骤(2)中的蒸汽爆破处理时的具体操作是，先向蒸汽爆破罐内通入高温水蒸气，同时将蒸汽爆破罐内的压力增至1.2MPa，保温保压处理3min后，再于40s内将蒸汽爆破罐卸至常温常压即可。高温水蒸气的温度为105℃。步骤(3)中的改性处理液是由如下对应重量份的物质组成：4份氢氧化钾、10份羧甲基纤维素钠、10份葡萄糖、2份蒙脱土、300份水。步骤(3)中的改性处理时还进行了超声处理；超声处理时的超声频率为400kHz。步骤(4)中的热解处理时控制热解窑内为氮气气氛，并控制加热的升温速率为4℃/min，保持热解时热解窑内的温度为480℃，此温度下保持热解时间为3h。实施例2一种环保生物炭的制备方法，包括如下步骤：(1)粉碎处理：对农作物秸秆进行粉碎处理，完成后得粉碎料备用；(2)蒸汽爆破处理：将步骤(1)所得的粉碎料投入到蒸汽爆破罐内进行蒸汽爆破处理，完成后取出得汽爆料备用；(3)改性处理：将步骤(2)所得的汽爆料浸入到改性处理液中进行改性处理，40～45min后取出得改性料备用；(4)加热热解处理：将步骤(3)所得的改性料放入到热解窑内进行热解处理，完成后取出得成品生物炭。步骤(1)中的粉碎料的颗粒直径不大于5cm。步骤(2)中的蒸汽爆破处理时的具体操作是，先向蒸汽爆破罐内通入高温水蒸气，同时将蒸汽爆破罐内的压力增至1.4MPa，保温保压处理3min后，再于40s内将蒸汽爆破罐卸至常温常压即可。高温水蒸气的温度为107℃。步骤(3)中的改性处理液是由如下对应重量份的物质组成：6份氢氧化钾、13份羧甲基纤维素钠、12份葡萄糖、4份蒙脱土、350份水。步骤(3)中的改性处理时还进行了超声处理；超声处理时的超声频率为460kHz。步骤(4)中的热解处理时控制热解窑内为氮气气氛，并控制加热的升温速率为5℃/min，保持热解时热解窑内的温度为500℃，此温度下保持热解时间为4h。实施例3一种环保生物炭的制备方法，包括如下步骤：(1)粉碎处理：对农作物秸秆进行粉碎处理，完本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)粉碎处理：/n对农作物秸秆进行粉碎处理，完成后得粉碎料备用；/n(2)蒸汽爆破处理：/n将步骤(1)所得的粉碎料投入到蒸汽爆破罐内进行蒸汽爆破处理，完成后取出得汽爆料备用；/n(3)改性处理：/n将步骤(2)所得的汽爆料浸入到改性处理液中进行改性处理，40～45min后取出得改性料备用；/n(4)加热热解处理：/n将步骤(3)所得的改性料放入到热解窑内进行热解处理，完成后取出得成品生物炭。/n

【技术特征摘要】
20210318 CN 20211029170531.一种环保生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)粉碎处理：
对农作物秸秆进行粉碎处理，完成后得粉碎料备用；
(2)蒸汽爆破处理：
将步骤(1)所得的粉碎料投入到蒸汽爆破罐内进行蒸汽爆破处理，完成后取出得汽爆料备用；
(3)改性处理：
将步骤(2)所得的汽爆料浸入到改性处理液中进行改性处理，40～45min后取出得改性料备用；
(4)加热热解处理：
将步骤(3)所得的改性料放入到热解窑内进行热解处理，完成后取出得成品生物炭。


2.根据权利要求1所述的一种环保生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的粉碎料的颗粒直径不大于5cm。


3.根据权利要求1所述的一种环保生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的蒸汽爆破处理时的具体操作是，先向蒸汽爆破罐内通入高温水蒸气，同时将蒸汽爆破罐内的压力增至1.2～1.5MPa，保温保压处理3mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杉，段文焱，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53