[发明专利]一种薰衣草精油蒸馏废渣资源化利用方法及多孔生物炭的制备

说明书

本发明公开了一种薰衣草精油蒸馏废渣资源化利用方法及多孔生物炭的制备，涉及固体废物资源化领域，包括在厌氧条件下对加入了α‑Al₂O₃模板和碱性活化剂的薰衣草精油蒸馏废渣进行高温活化，分别收集尾气和活化后的混合物；洗涤所述活化后的混合物，过滤得到分级孔生物炭和滤液，滤液继续用于洗涤；冷凝所述尾气后，得到焦油，其他气体进行无害化处理，利用薰衣草精油蒸馏废渣制得的多孔生物炭产量达40％以上，对六价铬的吸附量均大于420mg/g以上，而且工艺步骤少，制备方法简单、成本低、制得的分级生物炭结构规则可控，且具有较好的含氧酸根的吸附性能，不仅解决了薰衣草精油生产存在的废渣难以及时处理的问题，而且济社会效益显著。

技术领域

本发明属于固体废物资源化技术领域，具体涉及一种薰衣草精油蒸馏废渣资源化利用以及制备生物炭的方法。

技术背景

薰衣草原产于地中海沿岸，我国于20世纪60年代从国外引种。目前，新疆地区已发展成为我国重要的薰衣草种植基地，种植面积占全国薰衣草种植面积的95％以上，与法国的普罗旺斯、日本北海道的富良野并称为世界三大薰衣草基地，被农业部命名为“中国薰衣草之乡”。薰衣草作为一种天然香料植物，近年来因为其良好的商业价值，已受到国内外许多专家学者的关注和研究。我国每年的薰衣草精油年产量已超过10万公斤，而薰衣草精油只占薰衣草干花含量的1.5％左右。在薰衣草精油的生产过程中，产生了大量的薰衣草残渣都作为废料处理，这不仅造成了资源浪费，也对环境构成了潜在隐患。

一般而言，提取精油产生的废渣可利用垃圾或土壤中存在的细菌、酵母菌、真菌和放线菌等微生物，降解(消化)有机物腐殖质用作肥料并用来改良土壤。云南德宏县企业提炼核桃精油后产生的废渣作为肥料，但由于伊犁气候干燥，水分流失快，不利于细菌、酵母菌、真菌和放线菌等微生物的存活，导致薰衣草废渣用作肥料的处理路径需要耗费大量的水，成本高经济效益低。处理废渣的经济效益不够也是精油生产厂家的共病。导致精油提取后的废渣无处用，无人用。生活在伊犁的薰衣草基地的农户需要花钱雇人来处理废渣，给生产生活带来困难。

尽管几乎所有生物质都可以转化为生物炭，但由于原料和工艺不同，生物炭性能存在很大差异。例如Azargohar R等公开的Effects of temperature on thephysicochemical characteristics of fast pyrolysis bio-chars derived fromCanadian waste biomass发现随着热解温度的升高，生物炭的碳含量明显增加，且生物炭的pH值逐渐降低。再例如，Brewer等公开的Characterization of Biochar from fastpyrolysis and gasification systems发现汽化热解与快速热解过程较为类似。气化热解法制得的主要产品上气体，与慢速热解过程相比，声污染产率相对较低；再例如曾淦宁等公开的“铜藻基生物炭的水热制备及性能表征”和“高比表面积铜藻基活性炭的制备及工艺优化”发现水热炭化制备生物炭的最佳工艺条件为反应时间2h、反应温度180℃、酮藻与溶剂用量比为10.4/40.0。在此条件下得到的碳回收率为65.0％，生物炭收率为51.4％。通过该方法制得的生物炭亲水性更强，且表面具有更为丰富的含氧、含氮官能团，灰分含量较低。再例如，牛粪生物炭对Pb²⁺最大吸附量可达约140.9mg/g，亚麻纤维束生物炭对Pb²⁺的吸附量可达147mg/g，松木炭对Pb²⁺的吸附量可达279.7mg/g。扫描电镜(SEM)结果表明：植物类生物炭表面有明显孔隙结构，褐煤生物炭和污泥生物炭表面并无明显的孔隙结构。生物炭的应用和功能取决于它们的物理化学性质(例如元素组成、表面电荷和表面积)，原料对生物炭的吸附性能影响大。

发明内容