[发明专利]一种小麦秸秆生物炭的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物炭制备技术领域，尤其是一种小麦秸秆生物炭的制备方法。

背景技术

生物炭（biochar）是指生物质在缺氧或无氧条件下形成的稳定的富碳固体。研究表明，向土壤中添加生物炭，可提改善土壤肥力，促进农作物生长，同时，生物炭在土壤中的施用可抑制温室气体的释放，减少农药在土壤中的扩散和在动植物体内的积累。另外，生物炭对污染物具有吸附作用，向污染水体中添加生物炭可改良水质、修复水体污染。因此，将废弃生物质炭化成生物炭，被认为是一种能有效固碳和生物质资源化的方法。

生物质的炭化技术可分为热解炭化和水热炭化两种。其中热解炭化是指生物质在惰性气氛下，加热到较高温度，如550～1300℃，停留一段时间从而发生炭化的方法；水热炭化则以水为介质，密闭体系中，在一定温度下，如130～350℃，水自产生压力或惰性气体加压下，生物质经脱水、脱羧等复杂反应，发生炭化转化成生物炭的过程。其中，水热炭化可直接处理含水率较高的原料；反应介质清洁且反应条件较温和，设备操作简便，且有助于保留生物质表面的含氧、含氮官能团，是一种绿色的制备生物炭材料的理想方法。

秸秆是一类常见的农业生产废料，小麦秸秆是最为常见的农作物秸秆之一。小麦是我国最重要的粮食作物之一，种植范围非常广泛，从平原到海拔4000米的高原均有种植。然而，目前小麦秸秆的利用率普遍不高，仅一小部分用于饲料或造纸外，大多被废弃在田间或直接燃用、焚烧。秸秆焚烧会带来极为严重的大气污染，如增加空气中二氧化碳的含量和可吸入颗粒物，降低空气能见度等，已被许多大城市明令禁止。

基于上述考虑，本发明提出了一种以小麦秸秆为原料采用水热炭化制备麦秸生物炭的方法，旨在提供一种新型的小麦秸秆循环利用方式，减少污染，提高小麦秸秆附加值，实现增汇减排，制得的产品还可用于改良土壤或水体环境的修复。

发明内容

本发明提供了一种小麦秸秆生物炭的制备方法，工艺简单，提高了小麦秸秆的综合利用率和附加值，具有较好的经济效益，实现了节能减排。

为实现上述目的，本发明的小麦秸秆生物炭的制备方法包括以下步骤：

将小麦秸秆粉碎，与水混合，然后导入水热反应釜进行水热炭化反应，所述小麦秸秆与水的固液比为1kg:5L～1kg:15L；

将水热炭化反应的产物冷却，过滤分离，干燥后得到小麦秸秆生物炭。

进一步的，还包括小麦秸秆的预处理步骤：去除小麦秸秆残根，清除表面泥土和杂物。

优选的，采用秸秆破碎机将小麦秸秆粉碎。

优选的，所述水热炭化反应的反应温度为160 ^oC～280 ^oC。

优选的，所述的水热炭化反应的反应时间为2 h～14 h。

优选的，冷却温度为80 ^oC以下。

优选的，过滤分离得含水率为20 wt%～30 wt%的固态产物。

优选的，所述过滤分离采用板框压滤机进行。

进一步的，干燥步骤包括将固态产物置于阳光下晒干，然后置于干燥通风处进一步风干。

优选的，所述小麦秸秆生物炭的含水率在10 %以下。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种小麦秸秆生物炭的制备方法，包括：将小麦秸秆粉碎，与水混合，然后导入水热反应釜进行水热炭化反应，所述小麦秸秆的质量与水的体积的比例为1kg:5L～1kg:15L；将水热炭化反应的产物冷却，过滤分离，干燥后得到小麦秸秆生物炭。与现有技术相比，本发明通过水热炭化将小麦秸秆转变为生物炭，提供了一种新的小麦秸秆的利用方式，提高了小麦秸秆的利用率和附加值，增加了经济效益，且有利于碳素的固定和减少二氧化碳的排放，具有良好的生态效益和社会效益。另外，本发明中小麦秸秆原料无需预处理，水热反应介质绿色、反应条件温和，反应设备结构简单、操作简便，能耗少、成本低；制得的麦秸生物炭产品可用于改良土壤或修复水体环境，应用前景广阔。

附图说明

   图1为本发明实施例1制备小麦秸秆生物炭的工艺流程图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行详细说明。但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明的实施例提供了一种小麦秸秆生物炭的制备方法，包括以下步骤：