[发明专利]一种减少生物炭中高毒物质的方法

说明书

本发明提供了一种以生物质为原料，利用金属盐控制生物炭中剧毒金属氰化物产生的处理方法。生物质包括餐厨垃圾、食用菌菌渣、藻类、农作物秸秆、稻壳、豆渣、菜籽饼、沼渣、污泥和畜禽粪便，以金属盐为抑制剂。反应过程中，高热稳定性的金属盐和高化合价的金属盐在热解过程中，与生物质中的不稳定金属盐发生交互作用，从而抑制金属氰化物的产生。该方法可以通过一步法解热，解决生物炭中的剧毒金属氰化物，工艺简单，抑制剂容易获得，来源广泛，绿色环保，对生物质能的发展起到重要的推动作用，能够实现巨大的经济效益、社会效益和生态效益。

技术领域

本发明属于环境保护与固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种减少生物中高毒物质的方法，本发明以生物质作为原料制备生物炭，与金属盐进行一步反应，控制生物炭中高毒物质金属氰化物产生的方法。反应以金属盐作为抑制剂，制备工艺简单，金属盐来源广泛，容易获得，不涉及有毒物质，绿色环保，对生物炭的安全和可持续利用提供一种有效的方法。

背景技术

生物质能被认为是可以同时解决环境污染和能源紧缺两大问题的绿色资源。随着人口的增长和社会的发展，以及人们对环境保护的意识增强，越来越多的废弃生物质如餐厨垃圾、食用菌菌渣、秸秆、豆渣、污泥和沼渣等，需要通过生物炭技术进行处理，从而实现废弃物的资源化利用。在此过程中，由于生物质原料种类多样，组分复杂，在其衍生的生物炭中往往伴随着多种污染物的产生，如重金属和类金属（Fe、Cd、Pb、As等）、多环芳烃、持久性自由基、水溶性有机物和新型的剧毒污染物金属氰化物等。其中金属氰化物对生物的急性毒性作用显著，无论在制备、运输或使用生物炭的过程对人体健康和环境都造成一定的安全风险。

这种剧毒的金属氰化物的生成与生物质原料的性质密切相关。一些富含氮以及不稳定金属的生物质在热解过程中，往往倾向于生成金属氰化物如氰化钾（KCN）或氰化钠（NaCN），并保留在生物炭中。目前的生物炭技术并未将金属氰化物纳入环境风险因素，因此，解决生物炭技术过程中的金属氰化物污染问题，具有十分重要的环境意义。

金属氯化物、金属磷酸盐因其热力学稳定性强，通常在热解过程中不易与生物质中的含氮化合物发生络合作用，因此在其衍生的生物炭中不生成金属氰化物。另外，高化合价的金属盐（如含Ca、Mg、Fe的金属盐）在参与生物质热解的过程中，当生物质中含有不稳定金属盐时，高化合价的金属盐与其发生交互作用，阻碍了不稳定金属盐与含氮化合物的络合反应，从而降低了金属氰化物的产生。因此，在此发现中，以金属氯化物、金属磷酸盐和高化合价金属盐作为抑制剂，与具有生成金属氰化物风险的生物质原料共热解，通过一步反应可以抑制金属氰化物的产生，实现生物炭的无害化处理。

本发明涉及利用金属盐作为抑制剂，来源广泛，容易获得，并且只需要通过一锅法处理能够有效抑制剧毒物质金属氰化物的产生。该工艺为生物炭的制备提供了一种更清洁更环保的途径，降低对环境和人体的潜在风险，对生物质的可持续利用也具有积极的意义。

发明内容

本发明的目的在于提出一种减少生物炭中高毒物质的方法，本发明利用金属盐作为抑制剂，对同时富含氮和不稳定金属盐的生物质通过一锅法热解制备成生物炭。在此过程中，能够有效减少生物炭的金属氰化物，并得到对环境友好的生物炭材料。

本发明提出的一种减少生物炭中高毒物质的方法，具体步骤如下：

（1）将生物质干燥，粉碎为生物质粉末；

（2）将步骤（1）得到的生物质粉末与金属抑制剂混合，得到混合物，金属抑制剂和生物质粉末的质量比为1:（0.2 ~ 500）；对混合物进行热解，控制热解温度为500 ~ 800 ℃，热解时间为0.5 ~ 8小时；

（3）步骤（2）中的反应结束后，冷却降温，即得到生物炭产物。

本发明中，步骤（1）所述的生物质为餐厨垃圾、食用菌菌渣、藻类、农作物秸秆、稻壳、豆渣、菜籽饼、沼渣、污泥或畜禽粪便的任意一种或几种的混合物。