[发明专利]利用葡萄修剪废枝制备的超级电容炭及制备方法和应用

说明书

本发明属于农林资源化、无害化和活性炭技术领域，涉及一种利用葡萄修剪废枝制备超级电容炭及制备方法和应用，1)将葡萄修剪废枝粉碎成小段废枝；2)将小段废枝干馏预碳化得到预碳化产物、干馏液及木煤气；3)将干馏液高温精馏得到精馏液和生物煤；4)预碳化产物与活化剂混合得到活化产物；5)活化产物用精馏液搅拌、洗涤、过滤得到一次固体和一次液体；一次固体用热水洗涤过滤得到二次固体和二次液体，二次固体干燥粉碎得到超级电容炭；6)一次液体和二次液体混合成有机液体肥料。本发明制备的超级电容炭性能优异，提供一种新型、廉价的原料，实现废弃资源高值化综合开发和利用，降低生产成本，减少环境污染，制备过程绿色环保。

技术领域

本发明属于农林资源化、无害化和活性炭技术领域，涉及一种利用葡萄修 剪废枝制备超级电容炭及制备方法和应用。

背景技术

葡萄是我国主产的水果之一，种植面积相当大，据统计，陕西省截止2019 年葡萄栽种面积已达70.4万亩(陕西果业集团官网： https://www.guoyedata.com/bigdata/fruitoverview/frontIndexAreaAndHarvest.chtml？ p＝1flag＝203)。葡萄树每年冬天都要修剪，且随着年代的增长，老树需要替代 也会产生大量的废枝和老旧枝条，体量数以万吨计。如此体量庞大的葡萄树修 剪废枝，目前并没有很好的开发利用途径，有研究尝试用葡萄树废弃枝条栽培 食用菌等，但是用量有限。因此葡萄修剪废枝大多还是被堆放在田间地头自然 腐烂，会造成环境的污染，并且有引发火灾的隐患。因此，迫切需要开发一种葡萄树修剪废枝的开发利用途径，解决日益增加的葡萄树修剪废枝的处理难题。

超级活性炭材料是超级电容器的核心，以活性炭材料作为超级电容器的电 极材料具有成本低、实用性强、生产制备工艺成熟、比容量高等优势。决定这 些性能的影响因素主要有原料、活化方法等，其中主要决定因素为理想的原料。 理想的超级电容炭材料应具有较大的比表面积、合理分布的大孔、中孔与微孔 结构，低的杂原子含量，这些因素的相互作用从而能产生理想的高比容量、高 能量密度、稳定的循环性能以及倍率性能等。目前我国的超级电容炭,还没有形 成规模化的量产，市场应用以依赖进口日本和韩国等国家的产品为主。

目前国内外以生物质制备超级活性炭的研究相当多，制备过程基本都类似， 大致分为炭化和活化两步。炭化过程中会产生生物炭、木煤气和生物油三部分， 其中生物油因成分复杂而应用受限；活化过程中的活化产物要用盐酸洗涤，成 本较高，且对设备和环境污染较大。

因此综合以上信息，迫切急需一种能够高值化、绿色应用葡萄修剪废枝的 工艺技术，以解决日益增加的葡萄废枝利用的难题；同时需要一种能够解决制 备超级活性炭过程中，炭化步骤中产生的生物油不能被加以有效利用的难题； 并从原料、成分、电化学性能等综合考虑提供一种适于量产的超级电容炭制备 技术。

发明内容

针对上述葡萄修剪废枝处理、电容碳生物质原料以及生产过程中存在的技 术问题，本发明提供一种利用葡萄树废枝制备的超级电容炭及制备方法与应用， 制备的超级电容炭性能非常优异，为超级电容炭的开发提供一种新型、廉价的 原料，为葡萄修剪废枝的综合开发和利用提供高值化的新途径，降低生产成本， 减少环境污染，制备过程绿色环保。

同时本发明还提供了用上述超级电容炭制得的高性能超级电容器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用葡萄树废枝制备超级电容炭的方法，包括以下步骤：

1)将葡萄树废枝干燥、粉碎成小段废枝；

2)将步骤1)中的小段葡萄树废枝经干馏预碳化处理得到预碳化产物、干 馏液和木煤气；

3)将步骤2)中得到的干馏液高温蒸馏，得到精馏液和生物煤；

4)将步骤2)中得到的预碳化产物与活化剂混合后高温活化，得到活化产 物；