一種竹材熔鹽熱解資源化利用方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種竹材熔鹽熱解資源化利用方法，屬于生物質資源化利用技術領域，其特征在于將竹材置于高溫熔鹽中在惰性氣氛下進行熱解，所得固體產(chǎn)物經(jīng)水洗得到竹炭，生成的氣體產(chǎn)物經(jīng)冷凝得到竹醋液。本發(fā)明專利技術的有益效果在于：熔鹽既提供了無氧的反應環(huán)境，又作為活化劑對竹炭進行活化，同時可調(diào)整竹醋液組分，去除竹醋液的顏色和刺激性煙熏味；其次，熔鹽和竹炭可容易地分離，并且可重復利用，降低成本，實現(xiàn)對竹材的綜合資源化利用。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種竹材熔鹽熱解資源化利用方法，屬于生物質資源化利用

技術介紹
竹子主要分布于熱帶、亞熱帶和暖溫帶地區(qū)，被稱為“世界第二大森林”。我國竹資源十分豐富，是中國重要的森林資源。同時竹子是一種速生豐產(chǎn)的植物，生長周期短，產(chǎn)量高，且具有強度高、硬度大、韌性好、可塑性強等優(yōu)良特性，是優(yōu)異的木材替代材料，應用十分廣泛，包括竹筍、竹編織品、竹材加工、建筑材料、竹漿造紙、竹纖維、竹炭等。根據(jù)LY/T 2221‐2013竹炭生產(chǎn)技術規(guī)程，傳統(tǒng)的竹炭生產(chǎn)工藝主要有磚砌窯和機械爐兩種，基本分為備料、裝料、熱解、冷卻、存放幾個階段，而熱解階段又分為干燥階段、預碳化階段、碳化階段、煅燒階段。采用磚砌窯和機械爐的工藝可進行竹炭的大規(guī)模生產(chǎn)，同時煙氣經(jīng)冷凝收集成為竹醋液，但是這種方式生產(chǎn)的竹炭品質和活性不高，沒有經(jīng)過活化，應用十分有限。為提高竹炭的活性，初步制得的竹炭再進行活化，包括物理活化和化學活化。物理活化是在一定的溫度下，用合適的氧化性氣體如水蒸氣、二氧化碳、空氣或者他們的混合物對竹炭進行活化，物理活化工藝簡單、成本低，但要消耗掉大量碳分子；化學活化是將竹炭和活化劑混合后在一定的溫度下進行活化，常用的活化劑有KOH、NaOH、ZnCl2、H3PO4等，化學活化效果一般比物理活化效果好，但成本較高、污染較大、活化劑不能循環(huán)利用。且兩步法制備活性竹炭過程較為繁瑣、工藝復雜，因此找到一種一步制備高性能活性竹炭的方法是十分必要的。竹醋液是竹材熱解得到的液體產(chǎn)物，是竹炭生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，有刺激性煙熏味。竹醋液成分十分復雜，含有幾十種化合物。國內(nèi)竹醋液的開發(fā)、應用發(fā)展十分迅速，正逐步形成一個產(chǎn)業(yè)群。竹醋液產(chǎn)量和品種逐年增多，作為綠色產(chǎn)品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品加工、日化和醫(yī)藥領域有著廣泛的應用。但是傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝收集的竹醋液，因其成分較復雜、顏色較深、刺激性氣味較大，給其應用帶來了困難。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術而提供一種竹材熔鹽熱解資源化利用方法，可實現(xiàn)活性竹炭的一次性制備，以及竹醋液的一次性精制和去除顏色、刺激性氣味。本專利技術所采用的技術方案是：一種竹材熔鹽熱解資源化利用方法，其特征在于將竹材置于高溫熔鹽中在惰性氣氛下進行熱解，所得固體產(chǎn)物經(jīng)水洗得到竹炭，生成的氣體產(chǎn)物經(jīng)冷凝得到竹醋液。按上述方案，所述的竹材包括不同竹齡的毛竹、楠竹及其加工廢棄物之竹條、竹屑或竹粉。按上述方案，所述的熔鹽為碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋰、氯化鉀、氯化鈉、氯化鋰、氯化鈣中的一種或多種混合。按上述方案，熱解溫度為400℃到1000℃，反應0.5～2小時。按上述方案，所述的竹材預先在100～120℃下干燥10～12小時。本專利技術的有益效果在于：熔鹽既提供了無氧的反應環(huán)境，又作為活化劑對竹炭進行活化，同時可調(diào)整竹醋液組分，去除竹醋液的顏色和刺激性煙熏味；其次，熔鹽和竹炭可容易地分離，并且可重復利用，降低成本，實現(xiàn)對竹材的綜合資源化利用。附圖說明圖1本專利技術方法的工藝流程圖；圖2實施例1中竹屑熔鹽熱解前后對比圖；圖3實施例4中550℃熱解溫度下制備的活性竹炭的SEM圖；圖4實施例7中650℃熱解溫度下制備的毛竹竹醋液的GC‐MS圖；圖5實施例8中楠竹活性竹炭對甲醛氣體的吸附量對比圖。具體實施方式一種竹材熔鹽熱解資源化利用方法，包括有以下步驟：1)將竹材切碎、干燥，置于耐高溫的網(wǎng)袋或籃筐中，將網(wǎng)袋或籃筐固定在一個可升降的操作桿上；2)在反應裝置中盛放一定量的熔鹽，保持反應裝置中的惰性氣氛，將熔鹽加熱至400℃至1000℃，使熔鹽成為熔融狀態(tài)；3)將網(wǎng)袋或籃筐通過操作桿浸入到熔鹽中，反應0.5～2小時，將網(wǎng)袋或籃筐提出熔鹽并在惰性氣氛下冷卻，然后將產(chǎn)物取出用水洗去產(chǎn)物中的鹽即可得到高活性的竹炭。4)反應生成的氣體產(chǎn)物在惰性氣體的帶動下，從反應裝置的出氣孔進入到后續(xù)的冷凝裝置，凝結為液體產(chǎn)物竹醋液。本專利技術方法中，所用的竹材為毛竹、楠竹等竹類或竹條、竹屑、竹粉等竹材加工廢棄物；本專利技術方法中，裝竹材所用的網(wǎng)袋或籃筐主要為泡沫鎳或不銹鋼網(wǎng)，可升降的操作桿主要為鎳棒或不銹鋼棒；本專利技術方法中，所用的熔鹽主要為碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋰、氯化鉀、氯化鈉、氯化鋰、氯化鈣中的一種或多種混合熔鹽；本專利技術方法中，熔鹽溫度控制在400～1000℃，竹材浸泡時間為0.5～2小時；本專利技術方法中，反應裝置中通入氮氣或氬氣使其保持惰性氣氛；本專利技術方法中，冷凝裝置根據(jù)不同反應條件可分為一到三級冷凝，冷凝方式有循環(huán)冷卻水冷凝和乙二醇‐水混合液冷凝；本專利技術方法利用聚焦太陽能或電能加熱熔鹽。專利技術人發(fā)現(xiàn)，不同類型和竹齡的竹材在相同工藝條件下制備的竹炭性能不同，竹醋液的組分及含量不同；專利技術人發(fā)現(xiàn)，可以通過調(diào)整熔鹽組分、熱解溫度、浸泡時間，對產(chǎn)物竹炭的性能和竹醋液組分及含量進行調(diào)控；專利技術人發(fā)現(xiàn)，熔鹽熱解制得的竹炭基本保留了竹材的原貌，孔隙豐富；專利技術人發(fā)現(xiàn)，熱解溫度越高，制得的竹醋液組分中酚類化合物含量越高，顏色越淺，煙熏味越淡。800℃以上制得的竹醋液為透明、煙熏味較淡的液體。為了使本專利技術的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下通過實施例，對本專利技術進一步說明，其在于進一步描述而非限制本專利技術。實施例所制得的竹炭的氣體吸附性能按如下方法檢測：稱取0.1g活性竹炭置于直徑12cm的培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)皿放置于吸附裝置中并用有機玻璃板蓋住。吸附裝置為體積5.89L的有機玻璃箱，通過管道和氣體分析儀相連，整個裝置構成一個閉合回路。在吸附實驗裝置完全密閉后，向有機玻璃箱內(nèi)注入一定量的甲醛溶液，在箱內(nèi)小風扇的吹動下快速揮發(fā)成甲醛氣體，氣體分析儀實時顯示裝置內(nèi)甲醛氣體的濃度。將箱內(nèi)甲醛濃度調(diào)整到預定濃度后，掀起培養(yǎng)皿上的有機玻璃蓋板，即可進行竹炭的甲醛氣體吸附實驗。通過吸附前后甲醛濃度的變化，計算竹炭對甲醛的吸附量，以判斷其吸附性能好壞。實施例所制得的竹醋液的組分及其相對含量通過GC‐MS進行測定，具體步驟如下：將竹醋液用0.45μm濾膜進行過濾，按1:3的比例和二氯甲烷進行混合萃取，然后取一定量下層萃取層進行稀釋，取1μL稀釋液進行GC‐MS分析，采用峰面積歸一化法對其組分進行定量分析。實施例1：不同品種竹材的熔鹽熱解如圖1所示，以毛竹、楠竹竹粉和竹材加工廢料竹屑為原材料，放置于耐高溫材質網(wǎng)袋或籃筐中，然后將網(wǎng)袋或籃筐固定在耐高溫可升降的操作桿上浸入到熔鹽中進行熱解，熔鹽由碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋰、氯化鉀、氯化鈉、氯化鋰、氯化鈣中的一種或多種組成，溫度范圍為400～1000℃。浸泡1h后將耐高溫材質網(wǎng)袋或籃筐提出熔鹽置于反應裝置上部，在惰性氣氛下冷卻，然后將其取出洗去產(chǎn)物中的鹽，干燥后即可得到活性竹炭。由附圖2可以看到，竹材經(jīng)熔鹽熱解后基本保持其原貌不變。實施例2：不同竹齡毛竹的熔鹽熱解分別把一年生、兩年生、三年生的毛竹切成小塊，打碎成竹粉并干燥，按照實施例1中的方法和步驟制備活性竹炭，反應生成的可凝性氣體產(chǎn)物經(jīng)冷凝裝置凝結并收集，即可得到竹材熔鹽熱解的副產(chǎn)物竹醋液。實施例3：不同竹齡楠竹的熔鹽熱解分別把一年生、兩年生、三年生的楠竹切成小塊，打碎成竹粉并干燥，按照實施例1中的方法和步驟制備活性竹炭，反應生成的可凝性氣體產(chǎn)物經(jīng)冷凝裝置凝結并收集，即可得到竹材熔鹽熱解的副產(chǎn)物竹本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種竹材熔鹽熱解資源化利用方法，其特征在于將竹材置于高溫熔鹽中在惰性氣氛下進行熱解，所得固體產(chǎn)物經(jīng)水洗得到竹炭，生成的氣體產(chǎn)物經(jīng)冷凝得到竹醋液。

【技術特征摘要】
1.一種竹材熔鹽熱解資源化利用方法，其特征在于將竹材置于高溫熔鹽中在惰性氣氛下進行熱解，所得固體產(chǎn)物經(jīng)水洗得到竹炭，生成的氣體產(chǎn)物經(jīng)冷凝得到竹醋液。2.根據(jù)權利要求1所述的竹材熔鹽熱解資源化利用方法，其特征在于所述的竹材包括不同竹齡的毛竹、楠竹及其加工廢棄物之竹條、竹屑或竹粉。3.根據(jù)權利要求1所述的竹材熔鹽熱解資源化利用方法...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：汪的華，胡良友，盧北虎，陳志剛，朱華，肖巍，毛旭輝，甘復興，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42