本发明属于秸秆材料加工
技术领域：
，具体涉及一种利用柳编制品的回收秸秆制备生物碳的方法。
背景技术：
：阜南县，隶属于安徽省阜阳市，属内陆开发较早地区，位于安徽省西北部，淮河上中游结合部北岸。阜南县素有“名优特产县”、“天然资源库”之称，是全国粮食生产大县、中国柳编之乡、全国唯一的农业（林业）循环经济示范试点县，阜南是全国柳编之乡，柳编制品远销国外。柳编制品是目前人们生活中常见的容器、工艺品等，但其与多数商品一样均具有一定的使用寿命，在结构被破坏后其使用功能损害或丧失，最终被人们丢弃。多数柳编制品由杞柳枝条、农作物秸秆等编织而成，虽然于自然条件下可被降解，但所需时间较长，人们通常进行焚烧销毁，而此举会对环境带来较大的破坏，同时也会造成原料的浪费。生物碳不仅可以大幅提高土壤肥力，在贫瘠的土壤上培育出肥沃的高碳库土壤，最直接的效应就是明显提高农作物产量和品质，还可以间接地减少化肥、农药等化学品的施用量。最关键是把碳有效地吸附固化在生物碳中间，减少了温室气体的排放，以及对石油制品的依赖。现已有利用秸秆等原料进行碳化加工制备生物碳的方法，但多数的碳化率不高，通常不超过80%，且制得的生物碳存在比表面积、空隙率等参数性能较差，品质不均等问题，限制了秸秆等的再利用。技术实现要素：本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种利用柳编制品的回收秸秆制备生物碳的方法。本发明是通过以下技术方案实现的：一种利用柳编制品的回收秸秆制备生物碳的方法，包括如下步骤：（1）清洗处理：将从柳编制品中回收的秸秆分类码好后，用清水进行冲洗，洗去其表面的砂、泥土等杂质后备用；（2）蒸汽处理：将步骤（1）处理后的秸秆放入密闭罐内，然后向密闭罐内通入温度为100~105℃的含有氯化锌的水蒸汽，并增加密闭罐内的压力至2.4~2.8mpa，保温保压处理1~1.5h后，再快速卸压降温至常温常压，最后将秸秆取出备用；（3）调质处理：将步骤（2）处理好的秸秆放入水池内，然后向秸秆上喷洒其总质量15~20%的大豆低聚糖水溶液，待秸秆充分吸收后取出备用；（4）加热碳化处理：将步骤（3）处理后的秸秆放入碳化炉中进行碳化处理，先控制升温的速度为20~23℃/min，将碳化炉内的温度由常温升至400℃，然后调节升温的速度为8~13℃/min，将碳化炉内的温度由400℃升至550℃，完成后将碳化秸秆取出即可。进一步的，步骤（2）中所述的水蒸汽中氯化锌的质量百分数为12~17%。进一步的，步骤（2）中所述的卸压降温至常温常压的整个过程所用时长控制为10~15min。进一步的，步骤（3）中所述的大豆低聚糖水溶液中大豆低聚糖的质量百分数为2~5%。进一步的，步骤（4）中所述的碳化处理整个过程中维持碳化炉内的压力为0.3~0.5mpa。现有的秸秆碳化处理工艺的方式虽然多样，但多存在碳化率低，对原材料利用率不高，加工出的生物碳质量差的问题，本发明为了改善此问题通过大量的实践总结，发现碳化率等与秸秆等原材料组织结构的改善、内部物质含量的比例、碳化工艺参数的控制等息息相关，基于此对加工工艺进行了合理的调整和改善，其中先对秸秆进行了蒸汽处理，使用了较长时间后的柳编制品的回收秸秆通常水含量较低，整体的纤维结构在长期使用干缩后较为致密，不利于后期的碳化处理，于是对其进行高温高压的蒸汽处理，能有效的松散其纤维组织结构，促进纤维素、木质素等的分离活化，增加植物纤维间的空隙，可增强后期碳化率和碳化品质，其中在蒸汽中添加了氯化锌，借助蒸汽处理操作能更利于氯化锌在秸秆内的分散和秸秆对氯化锌的吸收，有效增强了氯化锌的使用效果，进一步改善了后期碳化的质量，接着又对秸秆进行了调质处理，具体是向秸秆中添加了含有大豆低聚糖的水溶液，此举有效提升了秸秆中的低聚糖含量，而此低聚糖在后期的碳化处理过程中能有效的与秸秆中的芳烃结构木质纤维素结合生成生物质炭材料，进而提升了秸秆材料的利用率和碳化率，最后在加热碳化处理中先利用较高的升温速度升至400℃，然后再降低升温速度继续升至550℃，此配合方式可在前期保证秸秆主体的快速碳化，之后可保证秸秆余量的完全碳化，较传统单一的升温方式的碳化程度更高，碳化更完全。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明针对现有碳化处理工艺的不足进行了针对性的改进处理，通过调节回收秸秆的内部组织结构，调整内部物质含量及比例，控制碳化处理的工艺参数，最终有效提升了整体的碳化率和碳化质量，其中秸秆的碳化率高达99.0%以上，制得的生物碳的比表面积不小于3200m2/克，较现有技术提高了20%以上，且本发明制得的生物碳内微孔比例在95.2%以上，有很强的吸附能力，使用价值较高。具体实施方式实施例1一种利用柳编制品的回收秸秆制备生物碳的方法，包括如下步骤：（1）清洗处理：将从柳编制品中回收的秸秆分类码好后，用清水进行冲洗，洗去其表面的砂、泥土等杂质后备用；（2）蒸汽处理：将步骤（1）处理后的秸秆放入密闭罐内，然后向密闭罐内通入温度为100~102℃的含有氯化锌的水蒸汽，并增加密闭罐内的压力至2.4mpa，保温保压处理1h后，再快速卸压降温至常温常压，最后将秸秆取出备用；（3）调质处理：将步骤（2）处理好的秸秆放入水池内，然后向秸秆上喷洒其总质量15%的大豆低聚糖水溶液，待秸秆充分吸收后取出备用；（4）加热碳化处理：将步骤（3）处理后的秸秆放入碳化炉中进行碳化处理，先控制升温的速度为20℃/min，将碳化炉内的温度由常温升至400℃，然后调节升温的速度为8℃/min，将碳化炉内的温度由400℃升至550℃，完成后将碳化秸秆取出即可。进一步的，步骤（2）中所述的水蒸汽中氯化锌的质量百分数为12%。进一步的，步骤（2）中所述的卸压降温至常温常压的整个过程所用时长控制为10min。进一步的，步骤（3）中所述的大豆低聚糖水溶液中大豆低聚糖的质量百分数为2%。进一步的，步骤（4）中所述的碳化处理整个过程中维持碳化炉内的压力为0.3mpa。实施例2一种利用柳编制品的回收秸秆制备生物碳的方法，包括如下步骤：（1）清洗处理：将从柳编制品中回收的秸秆分类码好后，用清水进行冲洗，洗去其表面的砂、泥土等杂质后备用；（2）蒸汽处理：将步骤（1）处理后的秸秆放入密闭罐内，然后向密闭罐内通入温度为102~104℃的含有氯化锌的水蒸汽，并增加密闭罐内的压力至2.6mpa，保温保压处理1.2h后，再快速卸压降温至常温常压，最后将秸秆取出备用；（3）调质处理：将步骤（2）处理好的秸秆放入水池内，然后向秸秆上喷洒其总质量18%的大豆低聚糖水溶液，待秸秆充分吸收后取出备用；（4）加热碳化处理：将步骤（3）处理后的秸秆放入碳化炉中进行碳化处理，先控制升温的速度为22℃/min，将碳化炉内的温度由常温升至400℃，然后调节升温的速度为11℃/min，将碳化炉内的温度由400℃升至550℃，完成后将碳化秸秆取出即可。进一步的，步骤（2）中所述的水蒸汽中氯化锌的质量百分数为15%。进一步的，步骤（2）中所述的卸压降温至常温常压的整个过程所用时长控制为12min。进一步的，步骤（3）中所述的大豆低聚糖水溶液中大豆低聚糖的质量百分数为3.5%。进一步的，步骤（4）中所述的碳化处理整个过程中维持碳化炉内的压力为0.4mpa。实施例3一种利用柳编制品的回收秸秆制备生物碳的方法，包括如下步骤：（1）清洗处理：将从柳编制品中回收的秸秆分类码好后，用清水进行冲洗，洗去其表面的砂、泥土等杂质后备用；（2）蒸汽处理：将步骤（1）处理后的秸秆放入密闭罐内，然后向密闭罐内通入温度为104~105℃的含有氯化锌的水蒸汽，并增加密闭罐内的压力至2.8mpa，保温保压处理1.5h后，再快速卸压降温至常温常压，最后将秸秆取出备用；（3）调质处理：将步骤（2）处理好的秸秆放入水池内，然后向秸秆上喷洒其总质量20%的大豆低聚糖水溶液，待秸秆充分吸收后取出备用；（4）加热碳化处理：将步骤（3）处理后的秸秆放入碳化炉中进行碳化处理，先控制升温的速度为23℃/min，将碳化炉内的温度由常温升至400℃，然后调节升温的速度为13℃/min，将碳化炉内的温度由400℃升至550℃，完成后将碳化秸秆取出即可。进一步的，步骤（2）中所述的水蒸汽中氯化锌的质量百分数为17%。进一步的，步骤（2）中所述的卸压降温至常温常压的整个过程所用时长控制为15min。进一步的，步骤（3）中所述的大豆低聚糖水溶液中大豆低聚糖的质量百分数为5%。进一步的，步骤（4）中所述的碳化处理整个过程中维持碳化炉内的压力为0.5mpa。对比实施例1本对比实施例1与实施例2相比，改变步骤（2）蒸汽处理的方法，具体是用秸秆放入氯化锌水溶液中浸泡处理代替，浸泡时所用溶液中氯化锌的质量百分数为17%，浸泡时长设为18~24h，除此外的方法步骤均相同。对比实施例2本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（3）调质处理，除此外的方法步骤均相同。对比实施例3本对比实施例3与实施例2相比，改变步骤（4）加热碳化处理的方法，具体是将整个加热升温的速度始终控制为22℃/min，除此外的方法步骤均相同。对照组现有常规的秸秆碳化处理方法。为了对比本发明效果，选用同一批回收的柳编制品的棉花秸秆作为实验对象，将其随机分为五组，分别用上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组所述的方法进行加工处理，并对加工制成的生物碳进行品质测试，具体对比数据如下表1所示：表1棉花秸秆碳化率（%）生物碳平均比表面积（m2/克）生物碳中微孔比例（%）实施例299.5332095.9对比实施例185.7248086.2对比实施例294.2326093.8对比实施例392.1315091.4对照组78.8210080.6由上表1可以看出，本发明较现有碳化处理方法的碳化率、碳化质量均有很好的提升，制得的生物碳吸附性、使用性能更佳，有效提升了加工的经济效益，具有很好的进步意义。当前第1页12