[发明专利]一种增大生物炭比表面积的生物炭制备方法

说明书

本发明公开了一种增大生物炭比表面积的生物炭制备方法，属于生物炭制备领域。本发明将改性土壤粉末掺入粉碎后的水稻秸秆物料中混匀形成混合物料，将混合物料在550℃～650℃热解温度下限氧热解，热解产物冷却后过筛去除改性土壤，得到改性生物炭；其中，所述改性土壤为红土或黄土，所述改性土壤的掺入量为水稻秸秆物料的1wt.％～10wt.％。本发明制备的此类改性生物炭的比表面积明显增大，平均孔隙直径明显减小。此类具有较大比表面积和丰富的孔隙结构的生物炭，有利于对污染物进行高效吸附，也有利于微生物的繁殖，具有重要的经济和环境价值。

技术领域

本发明属于农业固体废弃物处理技术领域，特别涉及一种调节生物质炭理化性质的方法。

背景技术

我国农用废弃物产量巨大，尤其是秸秆类农用废弃物，年产量更是高达上亿吨。将秸秆通过高温厌氧热裂解技术制成生物炭，是一种良好的农业废弃物处理方式。生物炭具有较大的比表面积、完善的微孔结构、较高的芳香化程度和丰富的含氧官能团，已经被广泛用于农业和环境修复领域，是一种绿色友好的环境功能材料。

生物炭的性质决定了生物炭的应用功能，因此，如何调控生物炭的理化性质非常关键。生物炭的比表面积和孔隙结构是生物炭的基本物理性质之一。大的比表面积和丰富的孔隙结构有利于生物炭对污染物的吸附，也有利于微生物的繁殖。目前调控生物炭比表面积和孔隙结构的方法主要集中原材料的筛选和制备温度选择两个方面。

目前，市场对生物炭的需求量日益增大，如何更为经济有效地调控生物炭的比表面积和孔隙结构，目前生物炭生产企业迫切需要解决的问题。对于生物炭比表面积和孔隙结构的经济有效调控方面，目前尚缺乏新的方法，有待进一步的开发。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中难以调控生物炭的比表面积和孔隙结构的问题，并提供一种增大生物炭比表面积的生物炭制备方法。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种增大生物炭比表面积的生物炭制备方法，其具体做法为：将改性土壤掺入粉碎后的水稻秸秆物料中混匀形成混合物料，将混合物料在550℃～650℃热解温度下限氧热解，热解产物冷却后过筛去除改性土壤，得到改性生物炭；其中，所述改性土壤为红土或黄土，所述改性土壤的掺入量为水稻秸秆物料的1wt.％～10wt.％。

作为上述第一方面的优选，所述改性土壤为红土，所述改性土壤的掺入量优选为水稻秸秆物料的10wt.％。

作为上述第一方面的优选，所述改性土壤为黄土，所述改性土壤的掺入量优选为水稻秸秆物料的5wt.％。

作为上述第一方面的优选，所述热解温度优选为650℃。

作为上述第一方面的优选，所述混合物料中，水稻秸秆预先经过洗净、干燥、粉碎后，过60目筛。

作为上述第一方面的优选，所述混合物料中，改性土壤粉末由改性土壤经过自然风干、研磨后，过100目筛得到。

作为上述第一方面的优选，所述混合物料的限氧热解的升温速度为4～6℃/min，升温至热解温度后维持1.5～2.5h，再自然冷却；优选的，所述混合物料的限氧热解的升温速度为5℃/min，升温至热解温度后维持2h，再自然冷却。

作为上述第一方面的优选，所述混合物料的限氧热解在通入惰性气体氛围的管式炉中进行；优选的，所述惰性气体为氮气。

作为上述第一方面的优选，热解得到的所述热解产物冷却后过100目筛以筛除改性粉末，收集筛上物得到改性生物炭。

第二方面，本发明提供了一种如第一方面中任一方案所述制备方法制备得到的改性生物炭。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：