[发明专利]沙柳材焙烧耦合自交联制备高热值生物质材料的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种新型的高热值生物质材料的制备方法，具体地说，本发明涉及沙柳材这种生物质材料经耦合自交联形成独特的高热值生物质材料的制备方法。

【背景技术】

沙柳是广泛种植在内蒙古西部地区的防沙治沙植物，属多年生灌木，具有蓄根平茬复壮特性，3～5年必须平茬，如同韭菜一般，不平茬就会被顶死。平茬后的沙柳枝条即为沙柳材。

这些沙柳材的用途基本有三个方面，一是用作柳编，此用途用量很少。随着柳编技术的日趋没落，该用途基本颓废；而是用沙柳材制造人造板技术，即将沙柳材加工成刨花或纤维，制造刨花板或纤维板；三是用作燃料，即将沙柳材直接燃烧。目前有企业依次为燃料进行生物质发电。

随着人们生活水平的提高，人类对能源的消耗越来越大，对原材料的消耗也越来越大。目前能源利用主要是通过大量消耗石化资源来进行能源转化，其结果是资源日趋枯竭，环境污染日渐严重。所以，人们积极研究开发生物质能源材料，既能保证资源的有序利用，又能极大限度地降低环境污染。“沙柳材焙烧耦合自交联制备高热值生物质材料的制备方法”就是制备生物质能源材料的一种新技术。

传统的生物质技术热值增效一般包括两个方面：一方面是在外力作用下对生物质材料进行密实化处理，使生物质材料本来蓬松的体积达到密实化效果，从而提高体积堆积密度。但这种方法所得生物质材料可燃性变差，真实热焓实质上未提高；另一方面物理加热技术，以降低生物质材料内部含水率，从而提高生物质材料的相对热值。这种方法的缺点是低温下热值增效不明显，高温下质量得率下降。

本发明人根据沙柳材特性，应用物理化学技术，经过大量研究和试验，利用耦合与自交联技术制备了沙柳材高热值生物质能源材料，克服上述技术的缺陷。

【发明内容】

[所要解决的技术问题]

本发明的目的是发明一种沙柳材焙烧耦合自交联高热值生物质材料的制备方法，以提高沙柳材生物质材料的热效率，降低其质量损失。

[技术方案]

本发明的沙柳材焙烧耦合自交联高热值生物质材料的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)沙柳材的物理改性：将自然干燥后的沙柳材纵向截断至3cm或更短、轴向碾压分离，然后浸入浓度为10～20％的的氢氧化钠溶液中反应1h或更长，离心去水，真空干燥；

(2)沙柳材的化学改性：将上述材料进一步碎化至80目或更高，然后以其30％的浓度分散在60℃的水-醇(1∶1)溶液中，加入甲醛反应1.5h；

(3)耦合：将改性的沙柳材加入环氧丙烷继续反应1h，然后进行真空加热，加热温度不超过160℃，加热时间不少于2h，保证偶联剂与沙柳材中非结晶区及结晶区表面活性基耦合；

(4)自交联：将(3)所得到的沙柳材在隔氧状态下焙烧，焙烧温度为260℃，焙烧时间30min，使得沙柳材中木质素部分热解与偶联剂交联，从而锁住沙柳材中的H与O元素，提高热焓值。

(5)研磨：将上述沙柳材进行研磨至40目或更高即可。

根据权利要求以上所述沙柳材焙烧耦合自交联制备高热值生物质材料的制备技术，其特征在于所述的沙柳材化学改性用长碳取代烷烃，可以是长链烷基季胺盐CTAB或CTAC，也可以是长链脂肪酸盐复合物或杂环类低聚物。

[有益效果]

沙柳材焙烧耦合自交联制备高热值生物质材料不仅使沙柳材中的水分去除，而且使其无定形区、结晶区表面以及宏观的内外表面的活性基团直接或间接形成物理化学结合，既能锁住燃烧过程中的有效热值元素，又能钝化活性自由基，使沙柳材的吸湿吸水性降低，热焓值提高。

该方法利用了碱性溶剂对沙柳材首先处理改性，保证其碱溶出物的去除，是沙柳材的化学结构区域“自由化”，利于进一步的耦合和反应过程紧密化。同时使纤维素的晶型结构发生变化，易于后期加工。偶联剂的充分缔合，保证沙柳材吸湿性自由基的充分钝化，从而改善了沙柳材的吸湿吸水性能，保留了自由高热效特性。

本发明沙柳材焙烧耦合自交联制备高热值生物质材料制备技术所得生物质能源材料，使沙柳材的热值提高84％，吸水性降低40％。

【具体实施方式】

下面列出非限制性的实施例，进一步说明本发明：

实施案例.