[发明专利]一种无污染生物质微波无氧碳化生产碳材料的方法及装置

权利要求书

1.一种无污染生物质微波无氧碳化生产碳材料的方法，其特征在于，在惰性气体保护环境下，利用微波与金属放电形成的微波等离子体对生物质进行高温裂解处理实现生物质的无氧碳化，并制备得到碳材料和石墨烯材料；然后再利用导电型碳材料吸附生物质无氧碳化处理过程中产生的尾气中的有害物质，并利用微波与金属放电形成的微波等离子体对吸附的有害物质进行高温裂解处理，以实现对尾气的净化；

该方法包括以下步骤：

步骤1）利用高温惰性气体对生物质物料在干燥室内进行干燥处理，去除生物质中的水分；

步骤2）在惰性气体的环境下，利用微波与金属放电形成的微波等离子体在碳化反应室内对步骤1）中经过干燥处理后的生物质进行高温裂解处理以实现生物质的无氧碳化，并制备得到碳材料和石墨烯材料；

步骤2）中包括惰性气体预充阶段、生物质碳化阶段和碳化产物冷却阶段；

步骤2、1）惰性气体预充阶段：通过向所述碳化反应室内通入惰性气体，以使得所述碳化反应室内的空气被完全排空，所述碳化反应室处于惰性气体保护状态；

步骤2、2）生物质碳化阶段：在惰性气体的保护下，利用微波与金属放电形成的微波等离子体对步骤1）中经过干燥处理后的生物质进行高温裂解处理以实现生物质的无氧碳化，并制备得到碳材料和石墨烯材料；

步骤2、3）碳化产物冷却阶段：通过持续不断向所述碳化反应室内通入惰性气体，使得无氧碳化反应的产物碳材料和石墨烯材料在无氧环境下冷却，避免氧化；

步骤3）利用导电型碳材料对步骤2）中生物质无氧碳化处理过程中产生的尾气中的有害物质进行吸附，并利用微波与金属放电形成的微波等离子体对导电型碳材料上吸附的有害物质进行高温裂解处理，以实现对尾气的净化；

步骤3）中经过净化处理后的尾气经过通过气体压缩单元进行压缩后再输送到临时存储单元中进行储存，且所述临时存储单元能够与所述碳化反应室的进气口连通，以向所述碳化反应室内通入惰性气体。

2.根据权利要求1所述的无污染生物质微波无氧碳化生产碳材料的方法，其特征在于，步骤1）中，生物质物料在所述干燥室内进行干燥处理时还被连续或间歇式搅拌，步骤2）中生物质在所述碳化反应室内进行无氧碳化过程中被连续或间歇式搅拌。

3.根据权利要求1所述的无污染生物质微波无氧碳化生产碳材料的方法，其特征在于，步骤2）中在对生物质进行无氧碳化处理时加入催化材料和金属材料，以利用催化材料的导电性和吸波性对生物质的高温裂解处理过程进行催化，并利用金属材料与微波形成的放电作用实现高温微波等离子体的产生。

4.根据权利要求3所述的无污染生物质微波无氧碳化生产碳材料的方法，其特征在于，所述碳化反应室的出气口与所述干燥室的进气口连通，以使得步骤2）中吸收了无氧碳化处理产生的热量的惰性气体作为高温惰性气体从所述碳化反应室排出后进入到所述干燥室内对生物质物料进行干燥处理。