[发明专利]一种以脲醛树脂胶粘剂和生物质热解产物模型化合物为原料定向制备氮官能团半焦的方法

说明书

本发明公开一种以脲醛树脂胶粘剂和生物质热解产物模型化合物为原料定向制备氮官能团半焦的方法，将脲醛树脂粉末进行固化，得到固化后的脲醛树脂胶粘剂；对固化后的脲醛树脂胶粘剂进行粉碎、干燥脱除游离水，得到固化后的脲醛树脂粉末；将固化后的脲醛树脂粉末与生物质热解产物模型化合物进行混合，得到混合物；将混合物置于卧式固定床反应器中进行共热解反应，得到富含吡咯氮或吡啶氮的生物质半焦。相比脲醛树脂单独热解，此方法将半焦中的氮保留率提高了6.67％‑27.84％，且随样品中生物质热解产物模型化合物含量的提高，半焦中N‑5或N‑6的相对含量提高了10％以上，实现了氮官能团半焦的定向制备。

技术领域

本发明涉及定向半焦制备技术领域。具体地说是一种以脲醛树脂胶粘剂和生物质热解产物模型化合物为原料定向制备氮官能团半焦的方法。

背景技术

人造板是家具、地板等木制品的主要基材，在生产生活过程中大量使用。而脲醛树脂是人造板生产过程中最常使用的胶粘剂，其中含有大量酰胺氮，是废弃人造板中的主要氮源。在废弃人造板热化学利用过程中，受高含氮量的胶粘剂影响会释放出大量的NO_x及其前驱物，对环境造成严重危害。

通过共热解的方式使废弃人造板中的N优先固集在半焦中，生成富氮生物炭和贫氮热解气，是废弃人造板清洁高值化处理的有效途径。

废弃人造板热解产生的生物炭因其氮掺杂特性，具有良好的吸附性能和电化学性能，可以应用于酸性物质吸附、土壤改良和超级电容器领域。特别是，生物炭对氧化还原反应的催化效果和对CO₂的吸附效果与其中吡咯氮(N-5)的含量呈正相关，而吡啶氮(N-6)则可以作为电子供体，使生物炭在电催化和有机物的吸附方面表现出更优越的性能。

因此，实现废弃人造板中脲醛树脂等富氮胶粘剂热解过程中N的固集与调控，将更多的氮固集在热解半焦中，提高半焦中氮含量的同时定向调控半焦中N官能团的结构，得到富含吡咯氮或吡啶氮的生物质半焦，可以开发富氮官能团半焦在某特定领域的应用性能，同时降低NO_x及其前驱体的排放量。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种将脲醛树脂胶粘剂中的氮固定在半焦中，同时定向调控半焦中N官能团的结构，得到富含吡咯氮或吡啶氮的热解半焦的的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种以脲醛树脂胶粘剂和生物质热解产物模型化合物为原料定向制备氮官能团半焦的方法，包括如下步骤：

(1)将脲醛树脂粉末进行固化，得到固化后的脲醛树脂胶粘剂；

(2)对固化后的脲醛树脂胶粘剂进行粉碎、干燥脱除游离水，得到固化后的脲醛树脂粉末；

(3)将固化后的脲醛树脂粉末与生物质热解产物模型化合物进行混合，得到混合物；

(4)将混合物置于卧式固定床反应器中进行共热解反应，得到富含吡咯氮或吡啶氮的生物质半焦。

上述一种以脲醛树脂胶粘剂和生物质热解产物模型化合物为原料定向制备氮官能团半焦的方法，在步骤(1)中，固化的方法为：脲醛树脂胶粉与超纯水按质量比1：(0.5-1)混合，在100-110℃条件下烘干8-12小时，得到固化后的脲醛树脂胶粘剂。

上述一种以脲醛树脂胶粘剂和生物质热解产物模型化合物为原料定向制备氮官能团半焦的方法，在步骤(2)中，将固化的脲醛树脂胶粘剂粉碎至粒径小于80目；对粉碎后的固化后的脲醛树脂胶粘剂进行干燥，干燥时间为2-10小时，干燥温度为80-105℃。

上述一种以脲醛树脂胶粘剂和生物质热解产物模型化合物为原料定向制备氮官能团半焦的方法，在步骤(3)中，固化后的脲醛树脂粉末与生物质热解产物模型化合物的按质量比1：1～1：9的比例进行充分混合。