[发明专利]一种坚果废弃物的处理应用方法

说明书

本发明属于农林废弃生物质能源化技术领域，具体涉及一种坚果废弃物的处理应用方法。本发明通过收集坚果废弃物热解的产物之一生物炭来制备生物炭催化剂，接着利用沉淀法将廉价过渡金属负载到生物炭上制成改性生物炭催化剂。接着返回应用于该坚果废弃物的催化热解反应，反应生成高品质生物油和生物炭，该生物炭经过改性处理又可作为该坚果废弃物催化热解反应的催化剂，这样形成一个循环往复使用的闭环。这种催化剂制备材料、转化产物循环往复使用的方式体现了坚果废弃物的高值化全质化利用。

技术领域

本发明属于农林废弃生物质能源化、资源化利用和化学工程的技术领域，具体涉及一种坚果废弃物的处理应用方法。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。近年来风能、核能、太阳能等可再生能源受到了人们的关注，其中生物质(如坚果废弃物)是最重要的可再生资源之一。这些能量存储在自然界中的植物体内，植物通过光合作用以生物质为媒介把太阳能储存在体内，而这些生物质原料的产量每年可达上亿万吨。根据相关计算，地球上的所有植物通过光合作用生成的生物质所含能量是二十世纪九十年代初期全世界总能耗的3-8倍。而这些生物质(如坚果废弃物)如果用于催化热解制备液体燃料反应可以大大缓解能源危机和环境问题，但目前还是存在很多问题，比如热解得到的生物油中含有大量的含氧化合物，酸类酚类等，造成生物油热值低，化学性质不稳定等问题。现有研究一般都是通过高压氢气及贵金属催化剂来催化升级所获得的生物油，但相对于提质的程度，成本比较高。

碳基催化剂相比较于其他催化剂具有比表面积大、孔道结构发达、来源广泛、价格低廉、耐酸碱等优势，进一步的，可以通过对碳基催化剂进行廉价过渡金属修饰来提高其活性。本发明专利针对坚果废弃物热解生物油中木质素衍生的酚类物质、纤维素及半纤维素热解聚产生的糖类等含氧化合物等的催化改性提质反应条件苛刻、成本高等方面的不足，以坚果废弃物热解产生的生物炭为碳前体，廉价过渡金属为修饰负载于碳前体之上，引入新的活性点位，调控碳基催化剂的活性，接着再应用于该坚果废弃物的催化热解反应当中，而后又可以生成生物炭，再通过改性处理制备成廉价过渡金属修饰的生物炭催化剂继续应用于该坚果废弃物的催化热解反应，实现了催化剂制备材料、转化产物循环使用的高值化全质化利用，同时又能生成高品质的燃料油，节约了能源，降低了成本。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明的目的在于提供一种坚果废弃物的处理应用方法，绿色、高效地利用废弃生物质资源，节约成本。本发明通过将热解坚果废弃物生成的生物炭收集并加以处理并掺杂廉价过渡金属将新的酸位引入到生物炭催化剂中，增加了生物炭催化剂的活性点位，增强了催化裂化，脱氧和芳构化反应活性。接着再将制备成的催化剂应用于该坚果废弃物的催化热解反应当中获得高品质的燃油，同时又能得到新的生物炭催化剂制备载体材料，这时再将生物炭进行改性处理制备成又一批改性生物炭催化剂，可继续催化裂解该坚果废弃物。本发明专利所涉及坚果废弃物处理物自循环能源化利用的方法在生物质高值化全质化利用方面有很好的前景。

本发明采用沉淀法合成了改性生物炭催化剂，揭示了廉价过渡金属氧化物改性对催化剂的影响。通过XRD、SEM、TEM、BET、NH3-TPD等表征手段分析所制备的过渡金属掺杂碳基催化剂的活性组分、微观形态变化、比表面积和孔径分布以及酸强度。

本发明的具体技术方案如下：

一种坚果废弃物的处理应用方法，具体步骤如下：

(1)制备生物炭催化剂载体：称量坚果废弃物放入热解反应器中进行热解反应，将生成的生物炭收集起来。

(2)制备改性生物炭催化剂：将步骤(1)收集的生物炭进行球磨、去灰分处理，并且在处理后的生物炭上负载廉价过渡金属以增加其催化活性得到改性生物炭，并进行SEM、XRD、TPD等表征分析对所制备的催化剂结构和性质进行调控。