[发明专利]一种绿色制备高含碳多孔生物炭材料的方法

权利要求书

1.一种绿色制备高含碳多孔生物炭材料的方法，其特征在于，一种绿色制备高含碳多孔生物炭材料的方法包括如下步骤：

S1：将生物质废弃物粉碎＜120目后，与低比例碱性活化剂通过浸渍的方式充分混合，浸渍24h后，在60℃的氩气气氛下蒸发掉其中的水分，得到混合样品；

S2：将步骤S1中的混合样品放入固定床反应器中在惰性气氛下进行高升温速率、高载气流量的活化反应，反应温度为800-1000℃，反应时间为1h-3h，生物质与碱性活化剂充分反应，在高升温速率和高反应温度下快速造孔，同时部分碱性活化剂与生物质中SiO2反应，形成硅酸盐，另外高载气流量迅速把含氧挥发份携带出来，进一步提升孔隙率和含碳量，从而得到高孔隙率高含量的活化炭；

S3：将步骤S2得到的活化炭放入氨水溶液中，振荡浸渍1-3天，氨水充分与活化炭中未反应完全的SiO2反应，使其全部转化为硅酸盐，然后过滤掉氨水，得到氨水处理后的活化炭；

S4：将步骤S3得到的活化炭浸渍到木醋液中，振荡浸渍1-3天，促使木醋液与活化炭中残留的氨水、碱性活化剂、及自身的其他K、Na、Ca、Mg等碱及碱土金属充分反应，完全除去活化炭中的杂质，进一步提高活化炭的含碳量及孔隙率，然后过滤掉木醋液，得到木醋液处理后的活化炭；

S5：将步骤S4得到的活化炭用去离子水反应冲洗，直到滤液的pH值为中性，然后将活化炭放入250℃烘箱中干燥，以充分除去活化炭表面及孔道内吸附的木醋液，最终得到高含碳量及高比表面积的生物炭材料。

2.根据权利要求1所述的一种绿色制备高含碳多孔生物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤S1中的生物质为竹子、木屑、玉米秆中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种绿色制备高含碳多孔生物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤S1中的碱性活化剂为KOH、NaOH、Mg(OH)2中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种绿色制备高含碳多孔生物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤S1中的碱性活化剂与生物质的比例为低比例，比例为1∶50-1∶20。

5.根据权利要求1所述的一种绿色制备高含碳多孔生物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤S2中的所有载气为氮气或氩气，高载气流量为1L/min-3L/min，高升温速率为30℃/min-300℃/min。

6.根据权利要求1所述的一种绿色制备高含碳多孔生物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤S3中的氨水浓度为5％-15％。

7.根据权利要求1所述的一种绿色制备高含碳多孔生物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤S4中的木醋液中有机酸的浓度为10-20％。

8.如权利要求1-7之一所述方法制备的高含碳多孔生物炭材料，其含炭量可以高达96wt.％，比表面积可以高达2000m2/g。