[发明专利]一种生物焦炭物理化学联合活化方法

说明书

本发明属于生物焦炭活化技术领域，并具体公开了一种生物焦炭物理化学联合活化方法，其以生物焦炭为原料，富含CO₂高温烟气和含胺或氨废液的混合物同时作为热源和物理化学活化剂，对生物焦炭进行物理化学联合活化。本发明在一步活化过程中同时改善生物焦炭的表面物理化学特性，可制备孔隙发达、表面化学性能优良、价格低廉的生物焦炭，并实现大批量用于污染气体捕集、水体净化、土壤改良及修复等领域，同时具有原料廉价易得，工艺简单，产品适应性广等优点。

技术领域

本发明属于生物焦炭活化技术领域，更具体地，涉及一种生物焦炭物理化学联合活化方法。

背景技术

生物质热解多联产技术，可同时生产高热值化的生物燃气、生物焦炭、木焦油和木醋酸，经济效益显著，大力促进了生物质能产业的发展。作为生物质热解多联产三大产品之一的生物质焦炭是一种廉价的吸附剂，可应用于水处理、污染土壤修复、空气净化、CO₂捕集、烟气脱硫脱硝等领域，工业用途广泛。改善生物焦炭的吸附性能，提高其附加值，是推动生物质热解多联产技术大规模产业化的重要动力。

生物焦炭的表面特性是影响其吸附性能的重要因素，改善生物焦炭的表面特性是提高其吸附性能的重要手段。目前改善生物焦炭表面特性的方法主要是单一的物理活化或化学活化方法，常用的物理活化剂有CO₂及H₂O，常用的化学活化剂为KOH、K₂CO₃；此类活化方式仅仅注重提高生物焦炭的比表面积和孔隙率，而忽略了其表面化学特性，对其吸附性能的改善程度不高。因此，寻求更为高效的方法对生物焦炭进行活化处理是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种生物焦炭物理化学联合活化方法，其可实现一步活化过程中同时改善生物焦炭的表面物理化学特性，可制备孔隙率发达、含氮官能团丰富、吸附性能好的生物焦炭，具有原料廉价易得，工艺简单，产品适应性广的优点，制备的生物焦炭适用于水处理、污染土壤修复、空气净化、CO₂捕集、烟气脱硫脱硝等领域。

为实现上述目的，本发明提出了一种生物焦炭物理化学联合活化方法，其包括以下步骤：

(1)将生物焦炭从用于进行活化的活化室的顶部送入该活化室中，该生物焦炭在自身重力以及设于所述活化室内部的活化剂预混室的旋转带动下自上而下运动；

(2)将化学活化剂以及富含物理活化剂的高温烟气通入所述活化剂预混室中进行预混以形成高温烟气活化剂混合物，然后将该混合物从所述活化剂预混室中送入所述活化室中，以为活化过程提供热量和物理化学活化剂；

(3)所述生物焦炭在自上而下的运动过程中与所述混合物充分接触，以此完成整个活化过程。

本发明以生物焦炭为原料，富含CO₂高温烟气和含胺或氨废液的混合物同时作为热源和物理化学活化剂，对生物焦炭进行物理化学联合活化，在一步活化过程中同时改善生物焦炭的表面物理化学特性，可制备孔隙发达、表面化学性能优良、价格低廉的生物焦炭，并实现大批量用于污染气体捕集、水体净化、土壤改良及修复等领域，该方法原料廉价易得，工艺简单，产品适应性广。

作为进一步优选的，所述生物焦炭为农林业生产加工废弃物、藻类、污泥、垃圾中的一种或几种混合物的热解或气化固体残渣。本发明通过利用上述废弃物作为生物质制备的原材料，在节约成本的同时，可实现废物的高值化利用，减少不可再生资源的消耗。作为进一步优选的，所述富含物理活化剂的高温烟气为富含CO₂的高温烟气，具体为CO₂浓度大于20％，温度大于700℃的烟气。本发明利用该富含CO₂的高温烟气在满足物理化学活化温度的同时，也提供了足够的物理活化剂CO₂。