[发明专利]一种综合利用姜秸秆的方法

说明书

本公开提供了一种综合利用姜秸秆的方法，将姜秸秆洗净并进行压榨处理，将压榨处理后的汁、渣分别收集；将所得姜秸秆汁静置或采用离心机分出油分的方式，得到姜秸秆粗油；将所得姜秸秆渣干燥，然后置于封闭式炉膛内，通入保护性气体，加热进行炭化得到姜秸秆炭；将炭化所得姜秸秆炭进行酸洗，再水洗到中性，干燥后得到姜秸秆基多孔炭，酸洗和水洗的温度均为70～90℃。本公开对姜秸秆废弃物的高值化利用，制备过程简单、化学试剂用量少，废弃物利用率高。

技术领域

本公开属于农林业废弃物综合利用工艺领域，具体涉及到一种天然产物的提取制备，一种具有较高质量比电容、优异循环性能、倍率性能的多孔炭材料的制备方法以及在超级电容器电极方面的应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

目前，资源短缺和环境问题是影响人类生存的两大问题。传统化石能源逐渐被替代，而新能源及储能越来越被重视。生物质是一种可再生资源、低碳、环境友好的优点使之成为当今能源研究的重点内容之一。

中国是姜的发源地及主要出产国之一，距今已有两千多年的栽培历史，除东北和西北高寒地区外，大部分地区均有种植。生姜地上的部分大约有一米高，在生姜收获时期会产生大量的姜秸秆。生姜的亩产量一般为3000～5000kg，个别地区高达8000kg及以上。单植株中，姜秸秆与生姜的比例大约在1:1。目前，对于姜秸秆依旧没有大规模高值化利用的方式，姜收获后产生大量难以处置且污染环境的姜秸秆，姜秸秆由于含水量高，因含天然抑菌成分而难以降解，还田易造成姜瘟，田间地头堆积存放，给当地生态环境以及乡村环境带来诸多问题。

姜秸秆含水量异常之高，可高达93％左右，因其含有传导以及储存大量的水分的特定组织结构。姜秸秆中钾元素含量高，钾元素的存在可以促进姜秸秆在炭化过程中活化。这样的性质在制备生物质活性炭时有着得天独厚的优势。通常，在利用植物秸秆制备多孔活性炭的过程中，需要添加活性剂，从而造成使得将植物秸秆制备多孔活性炭步骤复杂、化学试剂用量较多。

发明内容

目前，由于姜秸秆收获期集中，现有的处理利用方法无法对其进行大量快速的处理。为了解决现有技术的不足，本公开的目的是提供高值化、高利用率、步骤简单、化学试剂用量少、环境友好的利用方法，从而对新鲜姜秸秆进行高效利用。

为了实现上述目的，本公开的技术方案为：

一方面，一种姜秸秆基多孔炭的制备方法，将姜秸秆压榨后获得姜秸秆渣和姜秸秆汁，将姜秸秆渣进行热解炭化，将热解炭化后的产物进行酸洗后，在水洗至中性，获得姜秸秆基多孔炭，所述酸洗的温度为70～90℃，所述水洗的温度为70～90℃。

本公开首次发现，当酸洗温度提高至70～90℃，水洗温度提高70～90℃时，制备的姜秸秆基多孔炭可以在不使用活化剂的情况下可制备出比表面积大、孔径分布合理、杂质含量低的超级电容器电极用多孔炭材料。简化了姜秸秆的处理步骤，降低了干燥能耗、化学试剂用量。

另一方面，一种上述制备方法获得的姜秸秆基多孔炭。本公开所述多孔炭材料，BET计算所得的比表面积为400～1200m²/g，该性质可以提供更多能吸附电荷的活性位点，有利于提高超级电容器的能量密度。其孔容高达0.709cm³g^-1，孔径集中分布在4nm以内，孔径分布和孔隙率一定范围内可调。

第三方面，一种上述姜秸秆基多孔炭在超级电容器电极材料方面的应用。

第四方面，一种多孔炭电极，包括上述姜秸秆基多孔炭、粘结剂、导电添加剂。

第五方面，一种综合利用姜秸秆的方法，包括上述姜秸秆基多孔炭的制备方法，将姜秸秆汁中的颗粒去除后，经过处理使去除颗粒的姜秸秆汁分层，去除水层后获得姜秸秆粗油。