生物质裂解残炭的应用

摘要

本发明公开了由生物质裂解制备液体燃料过程中产生的副产物—生物质裂解残炭的用途：即将所说的生物质裂解残炭作为制备活性炭的原料，经化学或物理活化法制成具有良好吸附和脱色性能的活性炭。本发明的意义在于，充分利用了资源(变废为宝)；同时实现了减少废物排放、保护环境的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质裂解残炭的新用途，具体地说，涉及生物质裂解残炭在活性炭制备中的应用。

技术背景

生物质能是一种清洁可再生能源，在能源危机和环境问题日益严重的今天，开发利用生物质能源具有很重大的战略意义。我国这样的人口大国、农业大国、能源消耗大国，利用生物质资源改善能源状况，更具现实意义。如何充分利用生物质资源是人们一直在探索和研究的方向。在利用流化床技术快速裂解生物质制取液体燃料的实验研究中，除了得到可以直接利用的液相产品之外，还产生了大量的固相产物——裂解残炭(约占总量的13％～25％)。这些固相产品(生物质裂解残炭)，目前的处理方法是：焚烧以获得热量。如此处理既不经济，利用率也不高，同时还会造成环境污染。因此，如何更好利用生物质裂解残炭，成为本发明需要解决的技术问题。

发明内容

本发明目的在于，提供一种生物质裂解残炭的新用途。

发明人通过对生物质裂解残炭的组成进行精心分析和研究，发现其是一种已经炭化了的炭素前驱体且质地疏松、颗粒均匀，具备作为制备具有良好吸附和脱色性能的活性炭原材料的特性。在生物质裂解制燃料油的过程中，如能够把产生的固体废弃物—生物质裂解残炭充分利用起来，生产出具有良好吸附和脱色性能的活性炭，不仅能提高经济价值，而且能够实现减少废物排放、变废为宝的环保效益。

目前，活性炭的制备方法主要有：化学活化法和物理活化法。化学活化法是利用ZnCl₂、H₃PO₄、KOH等活化剂掺和或浸渍到原料中，然后在500～800℃下进行活化制备活性炭的方法；物理活化法是利用水蒸气或CO₂等气体作为活化剂进行活化的制备方法。无论是化学活化法还是物理活化法，其反应的的实质都是用活化剂和碳反应，烧蚀出发达的中孔和微孔，形成发达的比表面积，从而得到吸附性能优越的活性炭产品。因此对本发明而言，无论是化学活化法还是物理活化法均适用。然考虑到制备成本及环保问题，本发明优先推荐水蒸气活化法。

技术方案：

将生物质裂解残炭与生物质裂解残焦油[其均由生物质裂解制取液体燃料过程中获得：流化床快速生物质裂解制液体燃料，徐清等，太阳能学报，2002，23(4)]按重量比为0.5～1.5∶1混合后置于反应器中，在氮气保护下，于650～850℃与水蒸气活化反应2～6小时，水蒸气量为0.05mL～1mL/min·g炭，降至室温，取出产物烘干至恒重即为目标产品。

本发明公开了由生物质裂解制备液体燃料过程中产生的副产物—生物质裂解残炭的用途：即将所说的生物质裂解残炭作为制备活性炭的原料，经化学或物理活化法制成具有良好吸附和脱色性能的活性炭。本发明的意义在于，充分利用了资源(变废为宝)；同时实现了减少废物排放、保护环境的目的。

具体实施方法

下面通过实例对本发明作进一步说明，但其并不影响本发明的保护范围：

                           实施例1

将经干燥后的炭料(生物质裂解残炭与生物质裂解残焦油按重量比0.5∶1混合并成型)在流量为10mL/min·g炭的氮气保护下以4℃/min的速度升温到650℃时，打开水流量为1mL/min·g炭的水，以产生的水蒸气通入试样中，活化反应6小时。最后在氮气保护下，使温度降到室温，取出产品，烘干至恒重，磨粉，可以得到碘吸附值750mg/g以上，亚甲基蓝值150mg/g以上的粉状活性炭。

                           实施例2

将经干燥后的炭料(生物质裂解残炭与生物质裂解残焦油按重量比1∶1混合并成型)在流量为15mL/min·g炭的氮气保护下以4℃/min的速度升温到750℃时，打开水流量为0.05mL/min·g炭的水，以产生的水蒸气通入试样中，活化反应4小时。最后在氮气保护下，使温度降到室温，取出产品，烘干至恒重，磨粉，可以得到碘吸附值750mg/g以上，亚甲基蓝值150mg/g以上的粉状活性炭。

                           实施例3

将经干燥后的炭料(生物质裂解残炭与生物质裂解残焦油按重量比1.5∶1混合并成型)在流量为20mL/min·g炭的氮气保护下以4℃/min的速度升温到800℃时，打开水流量为0.05mL/min·g炭的水，以产生的水蒸气通入试样中，活化反应3小时。最后在氮气保护下，使温度降到室温，取出产品，烘干至恒重，磨粉，可以得到碘吸附值750mg/g以上，亚甲基蓝值150mg/g以上的粉状活性炭。