本发明涉及生物质燃料制备技术领域，具体涉及一种利用石墨烯制备高效生物质燃料的制备方法。
背景技术：
生物质燃料是指将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物，主要区别于化石燃料，在目前的国家政策和环保标准中，直接燃烧生物质属于高污染燃料，只在农村的大灶中使用，不允许在城市中使用，生物质燃料的应用，是将农林废物作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型(如块状、颗粒状等)，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。
现有中国专利文献(公告号：cn105132066a)公开了一种生物质燃料制备方法，步骤如下：1)采集植物秸秆，将采集后的植物秸秆进行自然晾晒，晾干后切割粉碎；2)将秸秆粉末烘干至水分含量在25％以内，再对秸秆粉末进行改性处理，制得改性秸秆粉末待用；3)按以下重量份数的组分进行配比：改性秸秆粉末85份、煅烧高岭土微粉3份、海泥2份、海泡石绒2份、碳纤维5份、氧化铝1份、烟草纤维素2份、改性玉米淀粉2份、抗氧剂1.5份、线性聚乙烯0.5份、硅烷偶联剂0.4份、氯化铵0.2份、二甲基硅油0.5份、苯乙烯单体0.3份、聚乙烯二醇0.3份、稳定剂2份；4)将步骤3)中的物料投入成型装置，挤压成型，该生物质燃料燃烧性能好，但采用原料为本领域常规原料，性能较差，因此本发明将其创新，使燃料的性能更优异。
现有中国专利文献(公开号：cn105132066a)公开了一种生物质燃料制备方法，该复合生物质颗粒燃料是由燃料基质、石墨烯和椰子壳粉制成的，其中的燃料基质是以麦秸、木屑、玉米芯、花生壳、稻草、稻壳、油茶壳和棉籽壳为原料制备而成的，该燃料虽含有石墨烯，但石墨烯仅为辅料，性能不是最佳。
技术实现要素：
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种利用石墨烯制备高效生物质燃料的制备方法，该生物质燃料以石墨烯作为基料，搭配其他辅料，经过研究，其燃烧性能及稳定性发生显著改善。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种利用石墨烯制备高效生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将26-28份改性石墨烯粉加入到20份四氢呋喃与80份无水乙醇混合液中进行超声分散15-25min，随后向其中加入34-38份预处理基料、6-12份溶藻微生物颗粒，搅拌转速升至75-85r/min，搅拌35-45min，随后再加入3-5份油酸、2-4份松香，继续搅拌15-25min，即得预混料；
步骤二，将步骤一中的预混料、2-5份氯酸钾、1-4份氧化锰进行混合，搅拌转速为235-245r/min，搅拌35-45min，随后再离心、洗涤，再冷冻干燥，最后以14mpa压力进行压缩，即得本发明的生物质燃料。
优选地，所述改性石墨烯粉的制备方法为将高锰酸钾、高硅矿石按照重量比2:5进行混合，随后加入到复合溶剂中，加热至完全溶解，随后向其中加入石墨烯，在冰水浴中超声分散35min，随后再加入氨水调节ph至9.0，随后再加热回流，离心、洗涤、过滤、干燥，即得改性石墨烯粉。
优选地，所述复合溶剂为无水乙醇、三乙胺按照重量比75:25组成的混合物。
优选地，所述加热回流条件为回流温度85℃，回流12h。
优选地，所述高硅矿石中二氧化硅含量为85％。
优选地，所述预处理基料为木屑粉、秸秆粉按照重量比3:7进行混合，随后向其中加入纳米铝粉充分混合，得到混合物a，将混合物a、冷冻凹凸棒土送入密闭罐内进行处理，处理15-25min，随后再压缩，压缩压力为12mpa，即得预处理基料。
优选地，所述木屑粉、秸秆粉粒径分别为2-5um、5-9um。
优选地，所述纳米铝粉的量为木屑粉、秸秆粉总量的8-10％。
优选地，所述密闭罐内压力为1.6mpa，温度为155℃。
优选地，所述冷冻凹凸棒土处理条件为先在-15℃处理10min，随后再置于室温下放置75-85min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明改性石墨烯先将高锰酸钾、高硅矿石混合，得到混合液，在回流条件下再与石墨烯进行充分混合，高锰酸钾在高硅矿石起到辅助作用，增强燃料燃烧效果，高硅矿石中二氧化硅含量高达85％，活性高，可促进改性石墨烯在燃料中分散，石墨烯具有二维结构，可促进燃料稳定、燃烧效率等性能，预处理基料为木屑粉、秸秆粉经过一系列处理，增强燃料的燃烧效率。
(2)从实施例3及对比例1-4得出，本发明热值实施例3相对于对比例4即测值提高了159kcal/kg，1月后测量提高了259kcal/kg，燃烧效率相对于对比例4即测值提高了2.4％，1月后测量提高了6.1％，可知对本发明实施例3相对于对比例4，热值、燃烧效率稳定性得到显著的改善，此外，本发明惊喜的发现，凹凸棒经过冷冻后，对生物质燃料的热值以及燃烧效率具有显著改善。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1.
本实施例的一种利用石墨烯制备高效生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将26份改性石墨烯粉加入到20份四氢呋喃与80份无水乙醇混合液中进行超声分散15min，随后向其中加入34份预处理基料、6份溶藻微生物颗粒，搅拌转速升至75r/min，搅拌35min，随后再加入3份油酸、2份松香，继续搅拌15min，即得预混料，其中改性石墨烯粉的制备方法为将高锰酸钾、高硅矿石按照重量比2:5进行混合，随后加入到无水乙醇、三乙胺按照重量比75:25组成的混合物中，加热至完全溶解，随后向其中加入石墨烯，在冰水浴中超声分散35min，随后再加入氨水调节ph至9.0，随后再加热回流，回流温度85℃，回流12h，离心、洗涤、过滤、干燥，即得改性石墨烯粉，预处理基料为木屑粉、秸秆粉按照重量比3:7进行混合，随后向其中加入纳米铝粉充分混合，得到混合物a，将混合物a、冷冻凹凸棒土送入密闭罐内进行处理，处理15min，随后再压缩，压缩压力为12mpa，即得预处理基料；
步骤二，将步骤一中的预混料、2份氯酸钾、1份氧化锰进行混合，搅拌转速为235r/min，搅拌35min，随后再离心、洗涤，再冷冻干燥，最后以14mpa压力进行压缩，即得本发明的生物质燃料。
本实施例的高硅矿石中二氧化硅含量为85％。
本实施例的木屑粉、秸秆粉粒径分别为2um、5um。
本实施例的纳米铝粉的量为木屑粉、秸秆粉总量的8％。
本实施例的密闭罐内压力为1.6mpa，温度为155℃。
本实施例的冷冻凹凸棒土处理条件为先在-15℃处理10min，随后再置于室温下放置75min。
实施例2.
本实施例的一种利用石墨烯制备高效生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将28份改性石墨烯粉加入到20份四氢呋喃与80份无水乙醇混合液中进行超声分散25min，随后向其中加入38份预处理基料、12份溶藻微生物颗粒，搅拌转速升至85r/min，搅拌45min，随后再加入5份油酸、4份松香，继续搅拌25min，即得预混料，其中改性石墨烯粉的制备方法为将高锰酸钾、高硅矿石按照重量比2:5进行混合，随后加入到无水乙醇、三乙胺按照重量比75:25组成的混合物中，加热至完全溶解，随后向其中加入石墨烯，在冰水浴中超声分散35min，随后再加入氨水调节ph至9.0，随后再加热回流，回流温度85℃，回流12h，离心、洗涤、过滤、干燥，即得改性石墨烯粉，预处理基料为木屑粉、秸秆粉按照重量比3:7进行混合，随后向其中加入纳米铝粉充分混合，得到混合物a，将混合物a、冷冻凹凸棒土送入密闭罐内进行处理，处理25min，随后再压缩，压缩压力为12mpa，即得预处理基料；
步骤二，将步骤一中的预混料、5份氯酸钾、4份氧化锰进行混合，搅拌转速为245r/min，搅拌45min，随后再离心、洗涤，再冷冻干燥，最后以14mpa压力进行压缩，即得本发明的生物质燃料。
本实施例的高硅矿石中二氧化硅含量为85％。
本实施例的木屑粉、秸秆粉粒径分别为5um、9um。
本实施例的纳米铝粉的量为木屑粉、秸秆粉总量的10％。
本实施例的密闭罐内压力为1.6mpa，温度为155℃。
本实施例的冷冻凹凸棒土处理条件为先在-15℃处理10min，随后再置于室温下放置75-85min。
实施例3.
本实施例的一种利用石墨烯制备高效生物质燃料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将27份改性石墨烯粉加入到20份四氢呋喃与80份无水乙醇混合液中进行超声分散20min，随后向其中加入36份预处理基料、10份溶藻微生物颗粒，搅拌转速升至80r/min，搅拌40min，随后再加入4份油酸、3份松香，继续搅拌20min，即得预混料，其中改性石墨烯粉的制备方法为将高锰酸钾、高硅矿石按照重量比2:5进行混合，随后加入到无水乙醇、三乙胺按照重量比75:25组成的混合物中，加热至完全溶解，随后向其中加入石墨烯，在冰水浴中超声分散35min，随后再加入氨水调节ph至9.0，随后再加热回流，回流温度85℃，回流12h，离心、洗涤、过滤、干燥，即得改性石墨烯粉，预处理基料为木屑粉、秸秆粉按照重量比3:7进行混合，随后向其中加入纳米铝粉充分混合，得到混合物a，将混合物a、冷冻凹凸棒土送入密闭罐内进行处理，处理20min，随后再压缩，压缩压力为12mpa，即得预处理基料；
步骤二，将步骤一中的预混料、3.5份氯酸钾、2.5份氧化锰进行混合，搅拌转速为240r/min，搅拌40min，随后再离心、洗涤，再冷冻干燥，最后以14mpa压力进行压缩，即得本发明的生物质燃料。
本实施例的高硅矿石中二氧化硅含量为85％。
本实施例的木屑粉、秸秆粉粒径分别为3.5um、7um。
本实施例的纳米铝粉的量为木屑粉、秸秆粉总量的9％。
本实施例的密闭罐内压力为1.6mpa，温度为155℃。
本实施例的冷冻凹凸棒土处理条件为先在-15℃处理10min，随后再置于室温下放置80min。
对比例1.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是预处理基料中将冷冻凹凸棒改为常规的凹凸棒。
对比例2.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是预处理基料未在密闭罐内处理。
对比例3.
与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是石墨烯改性中未添加高硅矿石。
对比例4.
采用中国专利文献(公告号：cn105132066a)公开了一种生物质燃料制备方法中实施例2的原料及方法。
实施例3及对比例1-4性能测试结果如下
从实施例3及对比例1-4得出，本发明热值实施例3相对于对比例4即测值提高了159kcal/kg，1月后测量提高了259kcal/kg，燃烧效率相对于对比例4即测值提高了2.4％，1月后测量提高了6.1％，可知对本发明实施例3相对于对比例4，热值、燃烧效率稳定性得到显著的改善，此外，本发明惊喜的发现，凹凸棒经过冷冻后，对生物质燃料的热值以及燃烧效率具有显著改善。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。