[发明专利]一种秸秆热解直接制备功能性生物碳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及秸秆处理技术领域，尤其涉及一种秸秆热解直接制备功能性生物碳的方法。

背景技术

我国是产秸秆大国，秸秆种类有近30种。然而大量的秸秆被丢弃、焚烧，没有得到很好的再利用，不仅浪费资源还造成环境污染。近年来随着化石能源的日益枯竭和环境条件的日益恶化，秸秆资源的综合利用成为人们日益关注的话题。

秸秆热解碳化技术是近几年来发展起来的一类秸秆利用技术，秸秆碳化后制成的生物碳不仅可以大幅提高土壤肥力，在贫瘠的土壤上培育出肥沃的高碳库土壤， 最直接的效应就是明显提高农作物产量和品质，还可以间接地减少化肥、农药等化学品的施用量，是一种优质的土壤改良剂，同时实现了秸秆的低污染转化利用。目前有关秸秆热解制备的生物碳材料性能单一，结构较为疏松，稳定性差，经济价值有待提高。

发明内容

本发明为了弥补已有技术的缺陷，提供一种秸秆热解直接制备功能性生物碳的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种秸秆热解直接制备功能性生物碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）先将收获的农作物秸秆清洗干燥后用破碎机打碎为≤5mm的粉料，然后加入1-10%的粘接剂和0.1-5%的功能性助剂，搅拌均匀后送入压缩装置中进行压缩处理，根据实际所需制备为各种形状和尺寸的压缩秸秆料；

（2）将所得的压缩秸秆料装入干馏釜内，在惰性气体氛围、500-800℃条件下热解反应5-10h后即得到所述的功能性生物碳。

所述步骤（1）中的粘接剂为碱性硅溶胶、水性树脂乳液、纤维素醚水溶液中的一种。

所述步骤（1）中的功能性助剂为氧化石墨烯、纳米银、纳米铜、稀土盐中的一种。

所述的水性树脂乳液为水性丙烯酸树脂乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、水性环氧树脂乳液、水性聚氨酯树脂乳液中的一种，其固含量为20-25%。

所述的纤维素醚水溶液为羧甲基纤维素钠水溶液、羟乙基纤维素水溶液、羟乙基甲基纤维素水溶液、羟丙基甲基纤维素水溶液中的一种，其浓度为5-10%。

所述的稀土盐为镧、铈、镨、钕中的一种或一种以上硝酸盐组成的无机混合物。

本发明实现了秸秆热解制备生物碳与生物碳的功能性改性处理一体化，在热解过程中先将秸秆破碎为粉料，然后加入粘接剂和功能性助剂，混料后用压缩装置进行压缩造粒后进行热解碳化处理，其中粘结剂的加入不仅起到辅助成型的作用，还有增加生物碳的孔隙率，提高生物碳结构强度的效果；加入的功能性助剂在碳化过程中与生物质基体、粘接剂等原料发生多种化学反应，实现了功能性成分与生物碳的有机结合，达到良好的固载效果，最终制得的功能性生物碳材料在废水处理、土壤修复、抗菌、催化等领域具有广阔的应用前景，本发明的制备方法简单高效，实现了秸秆的高值利用。

具体实施方式

一种秸秆热解直接制备功能性生物碳的方法，采用以下步骤：

（1）先将收获的农作物秸秆清洗干燥后用破碎机打碎为≤5mm的粉料，然后加入5%的粘接剂和1.5%的功能性助剂，搅拌均匀后送入压缩装置中进行压缩处理，根据实际所需制备为各种形状和尺寸的压缩秸秆料；

（2）将所得的压缩秸秆料装入干馏釜内，在惰性气体氛围、750℃条件下热解反应8h后即得到所述的功能性生物碳。

步骤（1）中的粘接剂为pH值为8.2，固含量为25%的碱性硅溶胶。

步骤（1）中的功能性助剂为氧化石墨烯。