技術領域

本發明涉及一種生物炭的制備方法，特別是涉及一種采用微波制備生物炭的方法。

背景技術

廢水中的重金屬不能被分解，具有很強的生理毒性和生物富集性，在水中與其他物 質發生反應會生成毒性更大的污染物。生物炭是生物質在缺氧條件下熱解的固體產物。 以污泥作為粘結劑與秸稈壓成顆粒并經熱裂解制備的生物炭，具有較大的比表面積和微 孔結構，能對廢水中重金屬產生吸附作用。

專利文獻CN104289177A在2015年1月21日公開了一種重金屬廢水凈化用生物炭 的制備方法，該方法采用傳統熱解法炭化秸稈與污泥的混合物制備生物炭，不僅可解決 污泥的環境污染問題，同時可實現廢棄生物質的高附加值再利用。該方法采用傳統的生 物炭熱解方法，即在惰性氣氛下，憑借加熱周圍的環境，以熱量的輻射或通過熱空氣對 流的方式使生物質的表面先得到加熱，然后通過熱傳導傳導至生物質的內部。這種方法 加熱時間長，能耗大，效率低，存在“外焦里不熟”的夾生現象，產品質量較差，難以 適用于含水率大、粘性高的污泥。

微波加熱是一項成熟的技術，并廣泛應用在材料科學領域、食品加工、電信信息技 術、有機合成、聚合物合成、分析化學、木材干燥、塑料橡膠處理以及陶瓷的預熱處理 等方面。因為微波加熱具有加熱速度快、能源利用率高、加熱均勻、溫度梯度小等優點， 近年來，該技術已經應用于生物炭的制備工藝。

根據材料與微波的相互作用關系，可以將材料分為三類：1)微波反射材料，2)微 波透射材料，3)微波吸收材料。其中微波吸收材料是高損耗材料，如水及含碳物質。微 波透射材料在進行微波加熱時通常會加入微波吸收劑(如含碳物質)，含碳物質吸收微 波并轉化為熱量，再通過熱量加熱微波透射材料，使樣品同樣可以進行微波加熱。

干燥的生物質通常本身不吸收微波。專利文獻CN102533293A在2012年7月4日 公開了一種濕法制備生物炭的裝置，該裝置利用水吸收微波的特性來實現生物質的炭化。 但依然存在加熱時間長，能耗大，效率低的問題。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種采用微波制備生物炭的方法， 該方法能夠提高加熱效率，便于提高產品產量。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種采用微波制備 生物炭的方法，采用以下步驟：

一)將半干污泥、生物秸稈粉末和生物炭粉末混合后造粒成型，獲得成型顆粒；

二)將成型顆粒置于微波爐中進行炭化，獲得炭化顆粒；

三)將炭化顆粒分成不等的兩部分，小部分炭化顆粒粉碎后獲得所述步驟一)所述 生物炭粉末作為原料返回步驟一)，大部分炭化顆粒放入3～5mol/L的KOH或NaOH溶 液中浸漬12～18h后，用濃度為5～6mol/L的稀鹽酸浸泡0.5～2h，之后用蒸餾水將酸洗 后物料漂洗至pH＝6.5～7，再在120℃下烘干制成具有多孔結構的生物炭。

在所述步驟一)中，所述半干污泥的質量百分比為25～30％，所述生物秸稈粉末的 質量百分比為55～65％，所述生物炭粉末的質量百分比10～15％，所述生物秸稈粉末為 棉花桿、玉米稈和稻桿中至少一種秸稈的粉末。

在所述步驟二)中，所述微波爐的功率為1200W～1800W，炭化時間為5～7min。

本發明具有的優點和積極效果是：少量炭化顆粒產物與污泥、秸稈原料混合造粒后， 碳物質不均勻的表面會吸收微波能，并且形成許多“熱點”，在很短時間內迅速地將物 料加熱到適當的溫度，耗費的炭化時間僅為5～7min，遠遠少于傳統電爐所需的炭化時 間，便于自動化和連續化生產，便于提高產品產量。同時，造粒工藝減少了顆粒間的空 隙，增加了顆粒間的接觸面積，進而加快了反應速率，縮短了反應時間，節省了能耗， 克服了傳統熱解法和微波濕法的不足和缺陷。

綜上所述，本發明利用碳物質的吸波特性，對成型顆粒進行快速加熱，使顆粒發生 炭化反應，從而制備生物炭，解決了傳統熱解法制備活性炭過程耗費時間長、消耗大量 熱能的問題。充分利用了碳物質的損耗系數大、微波場選擇性加熱的特性，提高了加熱 效率，便于產品量產。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖 詳細說明如下：

請參閱圖1。