[发明专利]一种生物白炭的制备工艺

说明书

本发明公开了一种生物白炭的制备工艺，涉及农业资源环境技术领域。所述的生物白炭的制备工艺，经过催化剂溶液浸泡生物质原料以及分三个阶段的热解炭化，第一阶段以较低的升温速率升至较低温度，先进行预炭化，第二阶段和第三阶段再升至高温进行炭化，不仅提高了生物白炭的得炭率，并且提高了生物白炭的比表面积，增加了生物白炭的孔隙结构，极大的提高了生物白炭的实用价值；本发明在经过热解炭化后，再进行表面氧化和隔氧冷却，使生物炭表面氧化，并隔氧降至室温，得到生物白炭，生物白炭表面为灰白色，运输和使用更加清洁方便，避免了沾污衣物和手。

技术领域

本发明属于农业资源环境技术领域，尤其涉及一种生物白炭的制备工艺。

背景技术

世界范围内农林业加工过程中所产生的废弃物是一个庞大的数字，仅在我国2011年稻壳产量达到约4000万吨，各类农作物秸秆的产量每年超过7亿吨，这些农作物秸秆、稻壳等的处理是一个问题。热解是将生物质原料通过加热分解的方式转化为其他产品加以利用，实施较为简单，能量转化率较高，也利于生物质原料的大批量处理，是解决上述农林业废弃生物质原料的有效方法之一。

生物炭是由生物质原料在完全或者部分缺氧的情况下经过热解炭化形成的一类高度芳香化难熔的固态物质，生物炭表面具有疏松多孔特征，比表面积大，表面能高，在改良土壤肥力、碳库中“增汇减排”作用和环境污染修复手段等方面具有突出的功效，使其在农业和环境中具有广阔的应用前景。生物炭的热解是一种变废为宝的新途径，生物炭可以作为土壤改良剂，能够影响农业土壤环境中持久性有机污染物、重金属、农药、氮磷等的形态、迁移转化、生物有效性和生态效应。一方面，现有工艺制备的生物炭一般都是通过改变重金属在土壤中的存在形态，使其钝化，以降低其在环境中的迁移和生物有效性，并不能有效降低重金属含量；另一方面，现有工艺制备的生物炭均是黑色的，在运输和使用过程中，操作者容易接触到生物炭，并会导致操作者衣服和手被黑色的生物炭沾污，而不易洗净，使用不方便。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种生物白炭的制备工艺。

本发明是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种生物白炭的制备工艺，包括以下几个步骤：

步骤1、原料预处理：将生物质原料切成小段，进行清洁化预处理；再将生物质原料投放到质量分数为5-15%的催化剂溶液中，搅拌、浸泡和过滤，得到含水和催化剂的生物质原料；所述催化剂溶液为二氧化锰溶液、氯化铁溶液、三氧化铝溶液、碳酸钠溶液和稀土元素按任意体积比例混合组成的混合溶液；

步骤2、初次烘干：将步骤1中得到的生物质原料置于烘干机中进行初次烘干，烘干机温度控制在100-120℃，使其含水率低于15%；

步骤3、粉碎：将经过初次烘干处理的生物质原料投入粉碎机中进行粉碎，粉碎机的转速设为1800-2500r/min，然后经研磨机研磨得到生物质原料颗粒，生物质原料颗粒的粒径不超过8mm；

步骤4、活化：将过20-60目筛网的麦饭石粉末和有机蒙脱石粉末加入到步骤3的生物质原料颗粒中，并混匀得到原料粉末混合物；再将原料粉末混合物加入相当于原料粉末混合物总重量10-15%的活化剂搅拌均匀，过滤；所述活化剂为配制的浓度为0.1-0.5 mol/L的氯化锌溶液；

步骤5、二次烘干：将含有活化剂的混合物再次进行干燥处理，烘干机温度控制在120-150℃，使其含水量低于8%；