[发明专利]活性炭在制备生物炭、混合型燃烧颗粒中的应用

说明书

本发明公开了一种新方法制备的活性炭在制备生物炭、混合型燃烧颗粒中的应用。本发明是回收水稻秸秆加工过程中的废弃物、无害化利用的环境友好型技术。

技术领域

本发明属于现代农业产业技术领域，具体涉及活性炭在制备生物炭、混合型燃烧颗粒中的应用。

背景技术

水稻是中国第一大粮食作物，年种植面积约3185.7万hm²，年总产量约2亿吨，分别占粮食种植总面积的三分之一和粮食总产量的二分之一。而湖南省水稻种植面积和产量居全国首位，年种植面积稳定在405.0万hm²，年总产量达2578.6万吨；其后是江西、广西、江苏、安徽、广东、湖北、四川、黑龙江等省，这些省份的水稻种植面积年均超过200.0万hm²，年总产量超过1000.0万吨。据统计，水稻的谷草比为0.98-1.03，水稻秸秆的生物量与水稻谷粒产量大致相当，是一项重要的生物资源。仅湖南省水稻秸秆年总量超过2500万吨，而其他主产省区的水稻秸秆总量同样巨大。我国各类农作物秸秆年总产量就达6亿吨以上，以水稻、玉米和小麦为主，共占76.1％；其中，稻草2.3亿吨，位居首位。水稻秸秆晒干后的含水量为13.0％，表观密度低于0.1g/cm³，经机械加压困扎后，密度为0.2-0.3g/cm³；水稻秸秆的灰熔点特征温度中，变形温度为925℃，软化温度为970℃，半球温度1120℃，流动温度1222.5℃；燃烧灰分含量13.0％，挥发分含量67.2％，固定碳6.3％。正因水稻秸秆质轻，柔性和韧性好，一般的粉碎机难以有效粉碎。水稻秸秆具有较高的C/N比，其主要成分，一类是易于降解的蛋白质、矿物质、脂类等。另一类是难降解的纤维素、半纤维素和木质素，占秸秆干物质含量的70％-80％，其中约35％为纤维素、25％为半纤维素和15％为木质素。而纤维素分子的连接键在25℃下的半衰期为500-800万年，在自然状态下极难分解。由于水稻秸秆质轻，挥发分含量较高，易被引燃，易于燃尽，田间燃烧过程中，受热气流将灰分粒子带入大气，形成严重污染。

因此，合理利用水稻秸秆资源将产生巨大的社会与经济效益，然而，无序利用、废弃或焚烧是我国水稻秸秆利用的普遍现状，这造成了资源的极大浪费和严重的环境污染问题。近几年来，雾霾天气已经严重影响了人们的日常生活。而根据卫星监测，烧秸秆成为雾霾的元凶，防止雾霾已成基层政府每年重点监管项目。但广大农民因为觉得没有享受到秸秆禁烧后的实惠，燃烧秸秆现象仍屡禁不止，这说明我国在农业规范化管理方面还有很长的路要走。因此，秸秆的肥料化、饲料化、能源化、基料化、原料化这“五化”利用已成为学术研究与生产应用的热点问题。

目前，水稻秸秆的利用方法主要有：直接燃烧，秸秆直接还田，秸秆饲料，秸秆能源，秸秆纸浆，秸秆肥料等方法。但这些处理方法，因处理秸秆的成本过大(时间成本和劳动力成本为主)而附加价值低，结果很不尽人意。

低聚木糖是一种功能性糖类，是由2-7个木糖分子以β(1-4)糖苷键结合而成的功能性聚合糖。是双歧杆菌最优益生元，能促进动物肠道内有益菌特别是双歧杆菌的定殖，抑制有害微生物的繁殖，提高机体免疫力。低聚木糖的功效性是其它聚合糖类(低聚果糖、低聚半乳糖、乳酮糖、大豆低聚糖、异麦芽低聚糖、棉子糖、低聚乳果糖)的20倍。

在目前专利、文献资料和生产方法中，主要以山东龙力公司为代表，以玉米芯为原料经酶法水解制备，结合膜分离、活性炭脱色完成。但是，已有的制备方法中，初始原料为木聚糖，经过乙醇沉淀、超滤、纳滤柱层析等方法提纯得到，限制了该技术的应用范围。特别在水稻秸秆制备低聚木糖方面由于成本高，工艺难度大，仍然没有产业化。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种新方法制备的活性炭在制备生物炭、混合型燃烧颗粒中的用途。

所述活性炭按如下步骤制备：

(1)水稻秸秆的铡切：将干燥的水稻秸秆切断为3-6cm的小段水稻秸秆；