[发明专利]一种光热耦合降解生物质废弃物的方法

说明书

本申请属于生物质废弃物降解技术领域，具体涉及一种光热耦合降解生物质废弃物的方法。本发明所提供的方法通过引入价格低廉的三价铁盐作为降解生物质废弃物的氧化剂，降低了降解成本，而且在反应过程中无需苛刻的反应条件即可实现高效转化，操作简单；同时，本发明方法还利用光热耦合效应，大大提高了三价铁盐断裂生物质废弃物化学键的能力，进而有效提高降解生物质废弃物的效率，绿色环保，简单高效，可广泛应用于生物质废弃物降解领域。

技术领域

本发明属于生物质废弃物降解技术领域，具体涉及一种光热耦合降解生物质废弃物的方法。

背景技术

近年来，煤、石油等不可再生资源日益枯竭，石化原料价格不断上涨，因而人们开始寻找高效利用绿色可再生资源的途径与方法。生物质资源作为一种分布广泛、品种繁多、储量丰富的可再生资源，成为未来可持续发展战略中的主要资源，已引起世界各国的重视。因此，研究生物质资源高效化利用技术，开发环境友好的新能源和绿色化学品，顺应了可持续发展和循环经济的需求。

丰富的生物质资源在为人类服务的同时不可避免地会产生大量废弃物，比如制糖工业的甘蔗渣。我国的甘蔗种植面积较大，产量高，名列世界第三，是生产燃料酒精和蔗糖的原料。然而，据统计，每生产出一吨的蔗糖，产生2～3吨的蔗渣。以2012-2013榨季为例，我国甘蔗产量约为12820万吨，按计算，经过榨糖之后剩下的甘蔗渣(约占甘蔗的24％～27％)约达3200多万吨。目前，这些甘蔗渣主要被用作造纸原料和锅炉燃料，利用效率低下，资源浪费严重。另一方面，我国作为农业大国，每年产生大量生物质废弃物。据统计，每年可收集玉米、水稻、小麦、棉花、油料等农作物秸秆的量约6.9亿吨。作为肥料、饲料、食用菌基料以及造纸等用途共计每年约3.5亿吨，但仍有3.4亿吨未被合理利用，许多农民通过直接田间焚烧等方法处理，既浪费资源又污染环境。因此，研究开发甘蔗渣、玉米秸秆等生物质废弃物的高效降解方法，为生物质资源的高效利用提供新途径，使其变废为宝，是我国国民经济和社会发展迫切需要解决的关键技术问题，具有十分重要的现实意义和应用前景。

众所周知，甘蔗渣、玉米秸秆等生物质废弃物的结构复杂，含有大量稳定的碳碳键等化学键，难以通过贵金属或其它常规催化剂进行分解，因此，如何使结构复杂的生物质废弃物有效降解和利用一直是困扰人们的难题。目前，针对生物质的降解方法主要有物理法、化学法以及生物法。其中，物理法能耗非常大；生物法因需使用对温度和环境敏感的酶催化使得其要求条件苛刻；化学法主要有酸处理法、碱处理法和离子液体处理法。酸处理法一般使用纯酸进行处理，对工艺要求很高，且降解效率低；碱处理法所需处理时间较长，易产生大量的不可回收性盐；离子液体处理法效果不错，但是所需成本过高。可见，研究开发一种方法简单、成本低且高效环保的降解生物质废弃物方法具有重要意义和广阔应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光热耦合降解生物质废弃物的方法，具有低成本、简单高效和绿色环保的优点。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供了一种光热耦合降解生物质废弃物的方法，包括：

将三价铁盐、酸和生物质废弃物混合，得到混合溶液；

将所述混合溶液在光照下加热。

优选的，所述生物质废弃物为甘蔗渣、大豆渣、小麦秸秆、玉米秸秆、玉米芯、果壳、果核、树叶和木屑中的一种或多种。

优选的，所述三价铁盐为氯化铁、硫酸铁和硝酸铁中的一种或两种。

优选的，所述酸为盐酸、磷酸、硫酸和硝酸中的一种或两种。

优选的，所述反应液中所述三价铁盐的浓度为0.01～6mol/L，更优选为0.5～3mol/L，最优选为1～2mol/L；

所述酸的氢离子浓度为0.05～5.0mol/L，更优选为0.1～1mol/L，最优选为0.2～0.5mol/L；