[发明专利]一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法

说明书

本发明公开了一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法，该方法包括：（1）将纤维素类废弃生物质进行破碎，采用酸预处理后，经过滤洗涤，回收滤液及洗涤液；（2）将预处理后的纤维素类废弃生物质转移至水热反应釜中，加入催化剂进行密闭水热反应；（3）将水热反应后的产物进行固液分离，分别对固体产物及液体产物进行腐殖质回收。本发明基于纤维素类废弃生物质水热特点，首先采用酸预处理，然后在水热过程中添加催化剂，在相对较低的成本下，提高腐殖质产率，工艺简单、反应迅速，为纤维素类废弃生物质提供一种可行的资源化利用方法。

技术领域

本发明涉及废弃生物质资源化领域，具体涉及到一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法。

背景技术

我国作为农业大国，农业废弃生物质产量大，主要包括纤维素含量较高的稻草、秸秆等。传统的处理方式包括焚烧、填埋等，易造成二次污染，增加环境压力，且资源浪费严重。据报道，纤维素是自然条件下腐殖质形成的重要物质。腐殖质作为土壤有机质的主要部分，含有植物生长所需要的元素，可以改善退化土壤的质量，增加土壤肥力。但自然条件下腐殖质的形成过程复杂，且纤维素不易降解，导致腐殖质形成过程缓慢。因此对纤维素废弃生物质的高效降解及资源利用是亟待解决的问题。

通过水热反应模拟并强化腐殖质自然形成条件及过程用于人工合成腐殖质，近年来受到研究者的关注。水热腐殖化被认为是模拟自然腐殖化的较为温和的化学反应过程，腐殖质的生成时间可以缩短至几小时甚至几十分钟。利用水热腐殖化技术将有机废弃生物质资源化制备高附加值的腐殖质已成为一种新的资源化方式。然而水热腐殖化的方法，腐殖质产量不高，腐殖化率（胡敏酸/富里酸）较低，对土壤的改良效果有限。为此，需强化水热过程纤维素类生物质的腐殖化转化。

发明内容

本发明的目的在于强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化，首先采用酸预处理，然后在水热过程中添加催化剂，在相对较低的成本下，提高腐殖质产量及产率，使纤维素类废弃生物质得到有效的资源化利用

为了实现以上目的，提出以下解决方案：一种强化纤维素类废弃生物质水热腐殖化的方法，包括以下步骤：

步骤1）：将纤维素类废弃生物质进行破碎，采用酸预处理后，经过滤洗涤，回收滤液及洗涤液；

步骤2）：将预处理后的纤维素类废弃生物质转移至水热反应釜中，加入催化剂进行密闭水热反应；

步骤3）：将水热反应后的产物进行固液分离，分别对固体产物及液体产物进行腐殖质回收。

优选的是：本发明步骤 1）中，纤维素类废弃生物质主要包括农业固体废弃生物质，如小麦、水稻、玉米秸秆等，也包括废弃木材制成的木屑。

优选的是：本发明步骤1）中，破碎处理，采用破碎机打碎等方法将生物质破碎为直径0.1-5cm的细碎物；预处理酸为硫酸或硝酸浸泡，生物质含水率为60-80%，浸泡液的pH为2-5，浸泡时间为4-15 h，浸泡后，将废弃生物质过滤，并将生物质经自来水洗涤至洗涤液为中性，将滤液及洗涤液回收，用于下一批生物质酸化预处理。

优选的是：本发明步骤2）中，纤维素废弃生物质加入适量自来水，含水率为60-80%，物料体积占反应釜体积的50-65%。

优选的是：本发明步骤2）中，催化剂为FeCl₃，MnCl₂的一种或者混合使用。当选用其中一种或二者混合投加时，FeCl₃投量为10-250 mg Fe/g（干生物质），MnCl₂投量为10-150mg Mn/g（干生物质），二者混合使用时，FeCl₃及MnCl₂的摩尔比为 1:0.1-0.1:10。

优选的是：本发明步骤2）中，水热反应釜为耐温、耐压及耐腐蚀的密闭反应器，内部设有防腐衬层，水热反应温度为 160-260℃，水热反应时间为 2-12 h。