生物质炭前沿应用性探讨

.z.生物质炭前沿应用性探讨生物质炭是由有机植物残体〔如秸秆、木屑等〕在无氧或缺氧条件下高温热裂解制备而成的高含碳稳定物质，它的主要特性是强吸附性、惰性、绿色环保性。经粉碎处理的生物质炭可以参加到面膜、洗面奶、沐浴液等美容产品中，对皮肤起到深层清洁、调节油脂的作用；生物质炭用于居家设备中，如炭包、清洁球等，可以净化空气，吸附空气中的苯、甲醛残留；此外，经过处理的生物质炭还可制成肥料或改进剂用于农田土壤改造中，不仅供给土壤养分，还可改进土壤构造，改善土壤微生物状况，修复酸性土壤。原料玉米秸秆、木屑等植物残体废弃物。我国年产农作物秸秆量达7亿吨之巨，如果能够加以充分的综合利用，可直接或间接为农民大幅增加收入，并可节省3亿吨标准煤耗用量。秸秆价格约200-250元/吨；木屑价格为760元/立方米。市售生物质炭成品价格约4000元/吨。图-1生物质原料生产工艺制备生物质炭的设备为炭化炉或马弗炉，右图所示炭化炉的生产能力为0.8-1.5T，制备温度为430℃，容积为3-5立方米，市售12000元左右。生物质炭是将秸秆、木屑等植物残体无氧、高温热裂解制备成的。制备完成后，需要进展活化升级为活性炭。活性炭制备一般根据热分解过程的温度变化分为四个主要流程：图-2炭化炉装置枯燥、炭化枯燥、炭化生物质炭活性炭秸秆、木屑等化学药品气体活化水蒸气活化洗面奶、牙膏、面膜水、空气净化制剂农学应用、环保材料哦图-3技术路线图枯燥过程：主要是把原材料中所含水分依靠外部供给的热量进展蒸发，温度控制在150度左右，温度不高所以木质材料的化学成分没变化。预炭化过程：由于温度升高到275℃左右，木质材料热分解反响明显，原材料化学组成开场发生变化，其中不稳定的组分，如半纤维素分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。炭化过程：活性炭炭化最重要的环节，温度到达400℃。原材料急剧地进展热分解，生成大量分解产物。生成的液体产物中含有大量醋酸、甲醇和木焦油，生成的气体产物中二氧化碳含量逐渐减少，而甲烷、乙烯等可燃性气体逐渐增多。活化过程：把活性炭置于容器里，通入一定压强的水蒸气，然后在一定量氧气存在下，加热到400℃，以除掉外表上的吸附物质。木炭、果壳炭、煤等原料经造粒后，在1000℃下用水蒸气、二氧化碳、进展活化的气体活化法。枯燥后的原料用氯化锌溶液浸渍，混合，在500-700℃下加热，进展碳化或活化，称为药剂活化法。生物质炭及终端产品3.1生物质炭生物质炭主要由芳香烃和单质碳或具有类石墨构造的碳组成，一般含C60%以上。其它的元素主要是H、O、N、S及其它灰分元素。生物质炭的可溶性极低，熔沸点极高，呈碱性或强碱性，具有高度羧酸酯化、芳香化、脂肪族链状构造。制炭过程中，原生物质的细微孔隙构造被较好的保存在生物质炭中，因此，具有较大的比外表积。生物炭质的碳含量随制备温度的升高而增加，灰分含量增加，而氢、氧含量随温度升高而减少。总之，生物质炭含碳率高，孔隙构造丰富，比外表积大，理化性质稳定，呈碱性或强碱性。不同原材料和不同条件生产的生物质炭性质差异较大，一般来说，生物质炭的产量随着制备温度的升高而降低、吸附性则增强。以下图所示为几种不同种类的生物质炭成品。图-4不同种类生物质炭3.2终端产品3.2.1生物质炭美容用品正当世界各大化装品牌都在极尽美白之能事之际，日本却推出了黑炭美容。日本科学家发现，黑炭粉末具有调整肌肤油水平衡，吸附异味的优良品质。研究人员将黑炭粉末参加洗面奶中制成黑炭洗面奶，可有效吸走毛孔内的多余油脂，用后脸部保持一整天的清爽；制成黑炭面膜，只需冷敷短短一分钟，便能起到调整皮肤水分及油脂的作用。制成黑炭洗发水，不仅表现出不俗的清洁效果，还对开叉、折断发质有显著修复作用。生物质炭及其相关制品的生产是一个新型的产业门类，以其为根底开发系列化的功能材料具有广阔的应用前景和巨大的开展空间。生物质炭疏松多孔、比外表积大、吸附性强，可以将其粉碎加工后制作为活性炭皂、活性炭洗面奶、活性炭面膜、活性炭洗发水、活性炭沐浴露、活性炭牙膏等。市售均价35元市售均价25元图-5生物质炭牙膏、面膜生物质炭洗浴用品：生物质炭不仅能吸附水中对皮肤有刺激性的氯，使水质更柔和；还能吸附皮肤中的残留垃圾，深层清洁皮肤；同时，生物质炭能有效调节皮肤的油水状况，促进皮肤角质软化，活化皮肤；此外，生物质炭还具有杀菌、消毒的作用。市售价35元市售价25元图-6生物质炭洗面奶、浴液3.2.2生物质炭居家用品生物质炭居家用品：利用生物质炭的强吸附性，可将其制作成为居家饰品、工艺品来吸附居室由于装修带来的甲醛、苯、乙烯、氨、氡、氯、硫等有害气体。据调查，100公斤竹炭可以调控114-457立方米的居室或办公写字楼，使空气质量达标，同时调节室内空气湿度，切实保障室内空气清新。生物质炭或碎粒制成的袋炭，置入冰箱，能消除冰箱串味，有利于食品保鲜；置入衣橱，能吸潮吸味，防止毛料等贵重衣物霉变、虫蛀；置入古籍名画箱柜，能防止珍贵名画书籍霉变、虫蛀；置入药箱内可保护药品不会返潮。60元/500g30~200元价格不等图-7竹炭花生、生物炭饰品3.2.3生物质炭型肥料近年来，许多专家学者将研究重点放在了生物质炭的农学和环保应用上。生物质炭含碳率高，富含K、Ca、Mg等灰分元素，孔隙构造丰富，比外表积大，理化性质稳定，呈碱性或强碱性。从农学应用方面考虑，生物质炭不仅可以增加土壤中的有机质、K、Ca、Mg等灰分元素〔尤其是K元素〕，还可以改善土壤构造，其丰富的孔隙构造还能为微生物提供理想的栖息场所，促进土壤中微生物的活化增殖；同时，生物质炭的强碱性对于改进和提高酸性土壤有很显著的效果。从环保、安康方面考虑，利用生物质炭的强吸附性可以减少土壤中重金属、农药等残留，降低粮食、蔬菜的重金属污染风险。目前，市场生产的生物质炭类肥料较少，生物炭类肥料将有广阔的市场前景。我国长期施用化肥不仅造成了严重的土壤板结，极大地破坏土壤团聚体构造，还导致土壤中微生物锐减。将生物质炭参加土壤中，不仅可改变泥粒构造，调节酸碱度，其丰富的孔隙构造还能为微生物提供理想的栖息场所，促进土壤中微生物活化增殖。以下为结合国内外的研究进展总结出的生物质炭系列产品。有机蔬菜专用肥：蔬菜中过量的硝酸盐含量是人类安康的隐形杀手，因此有机蔬菜已经成为人们的安康首选。当然，有机蔬菜更绿色安康，但是它的产量却不高，绿色安康与高产高效无法兼得，这也是制约有机蔬菜行业能否蓬勃开展的瓶颈所在。生物质炭富含各种营养元素，尤其是K素，K素不仅优化果蔬的外表形态、延长储存时间，更可显著降低蔬菜的硝酸盐含量。许多试验结果也说明施用生物质炭不仅可以促进蔬菜增产、还可显著降低其硝酸盐含量。因此，研发有机蔬菜专用肥针对性强，前景广阔。2.生物质炭基复**、缓释肥：生物质炭容重小、化学性质稳定，绿色环保，是理想的缓控释肥包衣材料，研发适当的技术用以复**包衣，不仅可以提高肥料利用率，降低肥料的投入本钱，节约资源、能源，还可减少肥料渗漏引起的地下水污染；此外，生物质炭基缓释肥作为基肥一次性施入土壤足以供给作物中后期肥料需求，这可以大大减少农民中后期的工作投入。3.创新营养土、栽培基质系列产品：随着高楼大厦的崛起，城市裸土变得越来越珍贵。将生物质炭与其它辅料〔如蛭石、珍珠岩、砂等〕混合配制专用的营养土或无土栽培基质用于阳台、楼顶种植将大有可为。开发生物质炭型无土栽培基质的主要优点有：a.降低基质投入本钱；b.减少无土栽培的工作投入量，生物质炭的缓冲性较强，可在进展基质配制时将植物生长所需的有机肥直接掺混，减少营养液供给养分带来的工作量和资金投入；c.提高蔬菜品质，生物质炭可显著降低蔬菜食用局部的硝酸盐含量，产品更绿色环保。可行性分析4.1差价分析生物质炭制备：原材料玉米秸秆200~250元/吨，产量约为30%〔制备温度400℃〕，木屑，760元/立方米；仪器为炭化炉或马弗炉，生产能力为，容积为3-5立方米的炭化炉市售价约12000元；市场上生物质炭售价为4000元/吨，估生物质炭制备本钱上限为3000元/吨。根据用途不同，生物质炭制备本钱浮动差异较大，美容用品生物质炭本钱最高、工艺品和肥料用次之。木醋液，1500元/吨。4.2技术亮点解决原材料问题：传统的活性炭多采用优质精煤制作，一方面精煤分布不均衡造成运输本钱较高，资源、能源消耗巨大，另一方面精煤是不可再生资源，其供给量有限是开展活性炭产业的瓶颈所在。因此，突破单一原材料的限制，是开展活性炭产业的必由之路。生物质炭的制备原料可以是秸秆、木屑等植物残体，这不仅拓宽了活性炭原材料的选用范围，还大大降低了原材料的使用本钱，节约资源、绿色环保。改善活性炭品质：限制活性炭产业开展的另一个问题是活性炭品质不高、常含有各种杂质。我们在选取原材料如秸秆、木屑时，对其重金属含量等进展测定，从源头上保证产品的合格度。绿色环保：生物质炭化技术不仅可以解决秸秆燃烧造成的面源污染，