[发明专利]一种柱塞挤压法制备的生物炭及其制备方法

说明书

本发明提供一种柱塞挤压法制备的生物炭及其制备方法，所述生物炭由以下组分制成：植物纤维、蔗糖、米糠和淀粉，所述蔗糖加入量为植物纤维质量的1~3%，所述米糠加入量为植物纤维质量的1~3%，所述淀粉加入量为植物纤维质量的1~3%，所述植物纤维为禾本科植物纤维。本发明开创性地以稻草、秸秆等农林废弃物为原料，与淀粉混合均匀后，配合使用米糠和蔗糖，科学合理设计配方，在柱塞式挤压炭化装置中进行炭化处理，不但使农林废弃物得到合理的资源化利用，而且本发明提供的方法工艺简单、生产效率高。

技术领域

本发明属于生物质资源化利用领域，更具体地，涉及一种柱塞挤压法制备的生物炭及其制备方法。

背景技术

我国作为一个农业大国，每年都会产生大量的秸秆、稻草等农林废弃物。然而，大量农林废弃物并没有得到有效利用，而是堆积在田间地头占据大量的土地资源，或者直接焚烧，产生大量温室气体，对大气环境造成较大的破坏。

生物炭是生物有机材料在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物。既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂等，已广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等，可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案。在污水净化、人畜粪便处理等领域，我国每年需要大量高吸附性能的生物炭，而秸秆、稻草等农林废弃物是一种很好的生物炭材料来源。

因此，合理利用秸秆、稻草等农林废弃物资源制备高吸附性能并且性能稳定的生物炭材料具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术中生物炭材料及制备技术的不足，提供一种柱塞挤压法制备的生物炭。该生物炭材料具有活性好、吸附性能高和抗压强度佳的特点。

本发明要解决的另一技术问题是提供上述生物炭的制备方法。该方法将秸秆、稻草等农林废弃物通过柱塞式挤压制备成高吸附性能生物炭材料，不但实现农林废弃物等生物质资源的合理化利用，而且该方法还具备工艺简单，生产效率高等优点。

本发明还一要解决的技术问题是提供实现上述制备方法的柱塞式挤压炭化装置。该炭化装置具备结构简单，受热均匀和环保节能的优点，解决了生物炭制备效率低，污染环境的问题

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种柱塞挤压法制备的生物炭，由以下组分制成：植物纤维、蔗糖、米糠和淀粉，所述蔗糖加入量为植物纤维质量的1～3％，所述米糠加入量为植物纤维质量的1～3％，所述淀粉加入量为植物纤维质量的1～3％，所述植物纤维为禾本科植物纤维。

进一步地，所述生物炭由以下组分制成：植物纤维、蔗糖、米糠和淀粉，所述蔗糖加入量为植物纤维质量的1～2％，所述米糠加入量为植物纤维质量的1～2％，所述淀粉加入量为植物纤维质量的1～2％。

更进一步地，所述禾本科植物纤维为稻草、秸秆中任意一种。

更进一步地，所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉或小麦淀粉中任意一种。

本发明以植物纤维为原料，配合加入淀粉、米糠和蔗糖，科学合理设计配方，在该配方下制备的生物炭对多种类型物质均具有很好的吸附效果，尤其是对大尺寸固体渣、分子、离子级盐、微生物等的吸附作用，生物炭的力学性能和吸附性能好；本发明在植物纤维中加入淀粉混匀后共炭化，淀粉在炭化过程中膨胀，能够形成30倍以上的轻质生物炭，进一步提高材料最终吸附性能。

一种上述柱塞挤压法制备的生物炭的制备方法，具体包括以下步骤：

S1.将植物纤维进行预处理，待用；

S2.在步骤S1中得到的植物纤维中加入淀粉、米糠和蔗糖，混合均匀；

S3.将步骤S2得到的混合物在一定条件下进行炭化处理后，即得到生物炭；