[发明专利]制备磁性生物炭复合材料的方法和系统

权利要求书

1.一种制备磁性生物炭复合材料的方法，其特征在于，包括：

(1)将生物质原料进行热解处理，以便得到高温油气和生物炭；

(2)利用水蒸气对所述生物炭进行活化处理，以便得到活性生物炭；

(3)将所述活性生物炭进行破碎处理，以便得到活性生物炭粉末；

(4)配制含有三价铁盐和二价铁盐的混合溶液，并将所述活性生物炭粉末浸渍在所述混合溶液中；

(5)向步骤(4)所得混合物中加入碱液，以便发生沉淀反应生成四氧化三铁并负载在所述活性生物炭粉末中；

(6)将步骤(5)所得产物进行过滤、清洗和烘干，以便获得所述磁性生物炭复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

(7)将所述高温油气进行冷凝和分离处理，以便得到生物油、生物醋液和生物燃气，并将所述生物燃气作为热源用于所述热解处理和所述水蒸气的制备。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物质原料的含水率不高于10重量％，所述活性生物炭粉末的平均粒径为0.1-1.0mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述热解处理的温度为450-850摄氏度，所述热解处理的时间为1-3小时，

任选地，所述热解处理在无氧环境下进行。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述活化处理的温度为600-1000摄氏度，所述活化处理的时间为20-160分钟，

任选地，所述水蒸气的流量为30-1800m³/(min·t)。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述二价铁盐为选自硫酸亚铁、氯化亚铁和硝酸亚铁中的至少一种，所述三价铁盐为选自硫酸铁、氯化铁和硝酸铁中的至少一种；

优选地，所述二价铁盐为氯化亚铁，所述三价铁盐为氯化铁；

任选地，所述混合溶液中二价铁离子和三价铁离子的摩尔比为0.5-2。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述活性生物炭粉末与所述混合溶液的质量比为1：(1-10)，

任选地，所述活性生物炭粉末在所述混合溶液中浸渍的时间为10-60分钟。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述碱液为氢氧化钠溶液或者氨水，所述氨水的浓度为10-30％。

9.一种制备磁性生物炭复合材料的系统，其特征在于，包括：

热解活化装置，所述热解活化装置内具有辐射管，所述热解活化装置具有生物质原料入口、水蒸气入口、高温油气出口和活性生物炭出口，所述热解活化装置适于先对所述生物质原料进行热解处理，再进行活化处理；

破碎装置，所述破碎装置具有活性生物炭入口和活性生物炭粉末出口，所述活性生物炭入口与所述活性生物炭出口相连，所述破碎装置适于对活性生物炭进行破碎处理，以便得到活性生物炭粉末；

负载装置，所述负载装置具有活性生物炭粉末入口、混合铁盐溶液入口，碱液入口和产物出口，所述活性生物炭粉末入口与所述活性生物炭粉末出口相连，所述负载装置适于利用含有三价铁盐和二价铁盐的混合溶液对所述活性生物炭粉末进行浸渍，并在加入碱液后发生沉淀反应生成四氧化三铁并负载在所述活性生物炭粉末中；

后处理单元，所述后处理单元包括相连的过滤装置、清洗装置和烘干装置，所述过滤装置与所述负载装置的产物出口相连，所述烘干装置具有磁性生物炭复合材料出口。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，进一步包括：

冷凝分离装置，所述冷凝分离装置具有高温油气入口、生物油出口、生物醋液出口和生物燃气出口，所述高温油气入口和所述高温油气出口相连，所述生物燃气出口分别与所述辐射管和水蒸气供给装置相连，以便将生物燃气作为热源用于所述热解处理和所述水蒸气的制备，

任选地，所述热解活化装置为热解炉或旋转床，优选旋转床，

任选地，所述负载装置为常压反应罐。