[发明专利]一种通过蒸汽发泡制备的生物炭及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水蒸汽发泡加工高吸附性能生物炭材料的方法，所述生物炭材料各组分质量份数为：植物纤维100份、发泡剂0.1~3份、可降解树脂1~3份。本发明通过选取一定含水率的植物纤维，再加入发泡剂和可降解树脂压制成适当密度的料块后进行炭化，即可得到高稳定性、品质可控的、高吸附性、低成本的生物炭。并且此制备方法绿色环保，工艺简单稳定，成本较低，条件温和，适合生物炭产业化的大规模生产。

技术领域

本发明涉及生物炭制造技术领域，更具体地，涉及一种通过蒸汽发泡制备的生物炭及其制备方法。

背景技术

我国一直以来作为一个农业大国，每年都会产生大量的秸秆、稻草等农林废弃物。大多数时候，为了避免大量农林废料堆积，大量占据农田等土地资源，农民们直接将这些废弃物焚烧或掩埋，大量农林废弃物不但没有得到有效利用，农林纤维废弃物大量焚烧，造成资源浪费和环境污染，还会产生大量温室气体，对大气环境造成破坏。

生物炭是生物有机材料在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物。既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化炭封存剂等，已广泛应用于固炭减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等，可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案。在污水净化、人畜粪便处理等领域，我国每年需要大批量高吸附性能的生物炭，而秸秆、稻草等农林废弃物是一种很好的生物炭材料来源。

因此近年来很多学者都在研究利用农林废旧植物纤维加工成生物炭，然后利用生物炭吸附粪便和污水中的有机物等，干燥除臭后，再作为有机肥可用于生态有机农业。但是现有技术中生物炭的制备往往需要大量处理剂处理植物纤维后才能进行炭化处理，处理时间较长，成本相对较高，同时还需要加入大量添加剂才能制备出合格的生物炭，工序复杂，难把控，因此生产出的生物炭往往质量不稳定，无法大规模产业化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中生物炭处理时间长，成本高，工序复杂，质量不稳定等不足之处，提供一种通过蒸汽发泡制备的生物炭，解决生物炭制造成本高，质量稳定性等问题，得到一款材料内孔洞多、吸附性好的生物炭材料。

本发明要解决的另一技术问题是提供所述生物炭的制备方法。

本发明通过蒸汽发泡制备的生物炭材料各组分质量份数为：植物纤维100份、发泡剂0.1～10份、可降解树脂1～10份。

优选地，生物炭材料各组分质量份数为：植物纤维100份、发泡剂1～3份、可降解树脂2～5份。

优选地，生物炭材料各组分质量份数为：植物纤维100份、发泡剂2份、可降解树脂3份。

进一步地，所述植物纤维包括桔梗纤维、稻草纤维、棉纤维、木纤维、草纤维、芦苇纤维中的一种或几种。

进一步地，所述发泡剂为水蒸气、碳酸氢钠、碳酸氢铵、酵母粉中的一种或几种。

优选地，所述发泡剂使用碳酸氢钠。

本发明创造性的利用水蒸气的热量和气体分解溢出作用，辅助成孔，使得材料内部能够形成大量大尺寸的孔洞，有效的增大了生物炭材料的吸附空间，提高了生物炭的吸附性。

进一步地，所述可降解树脂为聚乳酸。

生物炭制备过程中通过加入高度可降解的聚乳酸，一方面可提高材料的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，产生的二氧化碳可直接进入土壤有机质或被植物吸收，不会排入空气中，不会造成温室效应；另一方面聚乳酸的加入可以提高材料的抗拉强度及延展度，并且一定程度上还能增强材料粘合性。

本发明提供的通过蒸汽发泡制备的生物炭的方法，具体包括以下制备步骤：

S1.预处理：将植物纤维粉碎，过筛，干燥；称取可降解树脂、发泡剂；