[发明专利]一种生物质热解制备磁性活性炭及富含合成气气体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质热解技术，尤其涉及一种生物质热解制备磁性活性炭及富含合成气气体的方法。

背景技术

传统化石能源的过度开采及使用，使得能源匮乏及环境污染等问题日益严重。开发和寻找新的可替代能源已成为人类社会亟待解决的重大问题之一。生物质能因具有储量丰富、低污染性及可再生性等特点，被认为是未来最重要的一种可替代能源。

热解是生物质利用的重要途径之一。热解可同时获得气、液和固态多种热解产物。目前对于生物质热解技术的研究及应用都主要以单一产品为主，如何实现多种高附加值的热解产物生产以实现转化过程的经济最大化，是当前热解技术亟需解决的问题。

通过赋磁得到的磁性活性炭具有磁性和吸附性，不仅可以用来净化水体，且可以采用磁分离技术分离回收，是一种理想的物理吸附剂。

目前，以生物质为原料通过热解炭化工艺制取磁性活性炭是生物质热解领域的研究热点之一。申请号201310281826.5发明专利中，采用生物质与事先制备好的磁流体混合，然后在保护氛围下进行碳化活化的方法制备了磁性活性炭，但此工艺需要事先制备磁流体，而且容易造成磁性介质脱落,材料结构不稳定,活性炭吸附能力降低等问题。申请号201410128911.2发明专利中，以农业生物质为原料，采用三价铁离子与生物质超声共混的负载工艺、碱沉淀以及低温水热碳化赋磁工艺,获得具有磁性的生物碳吸附材料，此方法制备的材料磁性稳定,吸附性能强,易于分离，但在制备过程中需要对磁性前躯体溶液进行碱化处理，而且碳化后需要进行洗涤处理，碳化时间也相对较长。申请号为200910080168.7以及申请号为201310705320.2的发明专利中，以废弃生物质为原料经过一系列处理工艺制备而成了铁基磁性活性炭，两种方法实现了生物质碳化、活化、磁性赋予的一步完成，但在制备过程中需要磁性前躯体与氯化锌溶液混合，制备过程相对繁琐。申请号为201410350570.3发明专利中，以蓝藻为原料，以氯化铁为磁性前躯体，经过高温碳化工艺制备了铁基磁性活性炭，此方法操作简单易行，但碳化过程中使用常规电加热为热源，而且蓝藻碳化过程产生的其他热解产物并未涉及，热解产物综合利用效率较低。

发明内容

发明目的：本发明的目的是基于现有技术的不足与缺陷，本发明提出一种生物质热解制备磁性活性炭及富含合成气气体的方法，可以同时得到高品质铁基磁性活性炭和富含合成气的热解气体，提高了生物质热解产物的综合利用效率，为生物质资源的高值化利用提供了一种新途径。

技术方案：本发明所述的一种生物质热解制备磁性活性炭及富含合成气气体的方法，其特征在于：包括下述步骤，

(1)以生物质为原料并将其粉碎成颗粒状，过筛后获得生物质颗粒；

(2)去除生物质颗粒表面的杂质；

(3)将获得的生物质颗粒浸没于氯化铁溶液中处理后进行干燥；

(4)将干燥的生物质颗粒通过微波在保护气的气氛下进行热解，热解得到的挥发份在载气作用下穿过装有CaO的催化裂解反应器，从而得到铁基磁性活性炭以及含有合成气的气体。

其中，所述的步骤(1)获得的生物质颗粒的粒径为20目～40目。

所述的步骤(2)用超纯水清洗生物质颗粒若干次进行表面杂质的去除。

所述的步骤(3)中氯化铁溶液的氯化铁的质量浓度为0.5％～2％；生物质颗粒在氯化铁溶液中浸没处理12h以上；在50℃～60℃的温度环境进行干燥，直至生物质颗粒的含水率为10％以下。

所述的步骤(4)中微波的频率为2.45GHz；微波的辐照功率为800W以上，微波的辐照功率与原料的质量比为16W/g以上，微博热解的时间为10min～30min；保护气为氮气、氦气或氩气，保护气的载气流量为0.1m³/min～0.2m³/min；装有CaO的催化裂解反应器直径为3cm，CaO催化剂的床层高度为2cm，裂解反应器温度为900℃。