[发明专利]一种生物质颗粒燃料粘结剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种生物质颗粒燃料粘结剂的制备方法及其应用，属于废弃生物质资源的开发利用领域。

背景技术：

生物质颗粒燃料是将生物质原料（主要是农作物秸秆、农产品加工剩余物及林业剩余物）经过干燥、粉碎、调配等预处理后压缩成型的燃料。成型后的颗粒燃料密度大于1000 kg/m³ ，燃烧值达3500~5000 kcal/kg，能源密度与中质烟煤相当，输送、储存方便，可替代煤炭等化石燃料应用于炊事、供暖等民用领域和锅炉燃烧、发电等工业领域。

目前，我国的生物质固体成型燃料加工行业在原料配比方面普遍存在原料取材单一、成型效率差以及产品品质不达标等问题，如以单一的木薯秆、桑枝、木材边角料等木本生物质原料压制颗粒成型燃料，由于单一木本生物质的内部结构较为坚硬，容易导致成型机的主要部件损坏，缩短了成型机的使用寿命；又如以稻秆、花生壳、甘蔗渣等草本生物质原料秸秆类生物质压制颗粒成型燃料，由于木质素，纤维素成分少而导致粘合性差不易压制，产品燃烧值低。据报道，通过辅加少量的粘结剂可有效改善颗粒燃料的成型效率和提高产品品质。

木质素属非晶体，没有熔点，在一定的压力下，会发生软化并具有流动性和有胶黏性，是一种天然的、性能优异的颗粒成型燃料粘结剂。我国主要的水污染源—淀粉、酒精、制糖以及造纸行业的废液中含有大量的木质素及其衍生物，还有部分的多糖、醇类、不饱和脂肪酸、松香酸、树脂、果胶、酚类化合物等。传统上，可通过酸性溶液中和废液，木质素可析出形成悬浮颗粒，但此时木质素颗粒性似胶体，凝聚性差，导致分离非常困难，现实中需要对酸化后的废液进行加热，使木质素悬浮颗粒逐渐增大坚实而形成沉淀，最后通过离心或过滤收集木质素，经济成本较高，从而阻碍了其市场化的规模应用。

天然淀粉由于分子链中具有许多活性羟基，吸附活性点多，具有一定的絮凝性能，可以有效将溶液中悬浮的固体颗粒和胶粒絮凝沉淀。通过3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵或2，3-环氧丙基三甲基氯化铵等阳离子试剂与淀粉反应，可以增加淀粉活性基团数量并赋予其阳离子特性，更加容易通过静电作用将带有负电荷的微细颗粒和胶体结合，聚集沉降。然而阳离子淀粉本身稳定性较差，尤其在强酸强碱溶液中其絮凝效果并不理想。

发明内容：

本发明主要解决的技术问题是提供一种生物质颗粒燃料粘结剂的制备方法及其应用，通过制备一种新颖的絮凝剂，实现酸化废液常温条件下快速回收木质素颗粒。该木质素颗粒可作为一种优异的粘结剂应用于生物质颗粒燃料制备成型中，可以使生物质原料在更低的环模孔径长比条件下成型，减小环模磨损，并可以有效的提高颗粒燃料的成型率、产品密度、耐久度以及低位热值，促使生物质颗粒燃料这一可再生能源的大规模应用。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种生物质颗粒燃料粘结剂的制备方法，首先通过酸性溶液中和木质加工废液至pH为3.5~6，得到含木质素颗粒的悬浮液，然后加入絮凝剂使悬浮液中的木质素颗粒凝聚沉淀，再经过干燥、粉碎、筛分后得到生物质颗粒燃料粘结剂。

作为本发明的进一步限定，所述的酸性溶液为工业硫酸，硫酸浓度为5~15 %。

作为本发明的进一步限定，所述的木质加工废液为木薯加工制备淀粉的废液、木薯发酵制备酒精的废液、甘蔗制糖后的废液、桉树制浆后的废液中的任一种或是它们的混合物。

作为本发明的进一步限定，所述的絮凝剂为具有交联网络多孔结构的改性淀粉/5-羟甲基糠醛。

作为本发明的进一步限定，所述的絮凝剂在悬浮液中的添加量为5~80mg/100mL。

一种以上所述的生物质颗粒燃料粘结剂的应用，该生物质颗粒燃料粘结剂应用于生物质颗粒燃料成型加工中，并起到生物质颗粒的粘结作用。

作为以上所述的生物质颗粒燃料粘结剂的应用的进一步限定，所述生物质颗粒燃料粘结剂在生物质颗粒燃料成型加工中的添加量占总颗粒燃料重量的0.1~10%。

为了使本发明公开充分，本发明用到的具有交联网络多孔结构的改性淀粉/5-羟甲基糠醛其制备方法具体步骤如下：

步骤A：将淀粉分散在水溶液中，在78~85℃，300 r/min条件下搅拌30 min，得到粘稠状的淀粉糊，冷却备用。淀粉糊中淀粉含量为5~40 wt %。