一种市政垃圾热解制备生物炭的方法与流程

1.本发明属于固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种市政垃圾热解制备生物炭。


背景技术：

2.市政垃圾主要是生活垃圾中含有有机物成分的废弃物。主要是纸、纤维、竹木、厨房菜渣等。据统计，全世界每年新产生垃圾多达500亿吨，并以年均10％以上的速度增加，垃圾围城已经成为世界级难题。在农村以及乡镇等地多集中分布在养殖畜牧业，城市多集中分布在餐饮领域，其中在农业方面，产品收获后的残留物秸秆占较大比例，早期很多农民为了耕作直接就焚烧在地头。不仅污染大气环境，还浪费了宝贵的生物质资源。市政垃圾传统的处理方式已经严重影响到我们的健康、影响生态的平衡。因此寻求新型市政垃圾处理的方法至关重要。


技术实现要素：

3.本发明的目的：针对目前市政垃圾量多且难以处理，本发明提供一种市政垃圾热解制备生物炭的方法
4.本发明采用的技术方案由以下步骤实现：
5.(1)剔除市政垃圾中较大的无机杂质，随后将处理过的市政垃圾干燥粉碎、过8目筛、球磨均匀后过150目筛；
6.(2)选取步骤1处理过的市政垃圾在n2氛围下升温至500℃，保温30-60min进行热解炭化,升温速率为10℃/min；
7.(3)将化学活化剂koh、na2co3或zncl2加入到步骤2的热解产物中，活化剂掺入量在3-10％。混合物在去离子水中充分混合24h，随后120℃烘箱中干燥4h；
8.(4)将步骤3处理后的混合物以10℃/min的速率在n2气氛下加热到600-900℃，活化时间控制在0.5-5h，制得生物炭，热解气回收储存防止污染。
9.优选地，所述步骤(2)中n2的浓度为99.999％、热解时间控制在45-60min。
10.进一步地，所述步骤(3)中化学活化剂选用koh，化学活化剂的掺入量为5-8％，活化温度区间为680℃-800℃，活化时间在3-4h。
11.本发明的有益效果：本发明针对市政垃圾进行厌氧消化处理，实现市政垃圾的减量化。此外，本发明制备生物炭的工艺相对简单，制备产物比表面积大、微孔占比高。有利于市政垃圾的资源化、高值化利用。
附图说明
12.图1是本发明市政垃圾热解制备生物炭的工艺流程附图。
具体实施方式
13.下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步说明，以下实施例旨在说明本发
明而不是对本发明的进一步限定。
14.实施例1
15.剔除市政垃圾(主要是废木料、废纸和餐厨垃圾)中较大的无机杂质，随后将处理过的市政垃圾干燥粉碎、过8目筛、球磨均匀后过150目筛，其中球磨机转速为400r/min,运行30min。称取处理过的市政垃圾30g在n2氛围下以10℃/min的速率升温至500℃，保温30min进行热解炭化。将化学活化剂koh加入到上述的热解产物中,koh的掺入量为3％。混合物在200ml去离子水中充分混合24h，随后120℃烘箱中干燥4h。将处理后的混合物以10℃/min的速率在n2气氛下加热到600℃、保温1h,制得生物炭，热解气回收储存防止污染。活化制备的炭材料用180ml、0.1mol盐酸溶液清洗三次，随后用300ml去离子水洗至中性，105℃干燥24h后存储于干燥器中以备分析使用。制备得到的活性炭比表面积为1508m2/g,总孔体积为0.84cm3/g,微孔占比78％。
16.实施例2
17.剔除市政垃圾(主要是废木料、废纸和餐厨垃圾)中较大的无机杂质，随后将处理过的市政垃圾干燥粉碎、过8目筛、球磨均匀后过150目筛，其中球磨机转速为400r/min,运行30min。称取处理过的市政垃圾30g在n2氛围下以10℃/min的速率升温至500℃，保温40min进行热解炭化。将化学活化剂koh加入到上述的热解产物中，koh的掺入量为5％。混合物在200ml去离子水中充分混合24h，随后120℃烘箱中干燥4h。将处理后的混合物以10℃/min的速率在n2气氛下加热到800℃、保温2h,制得生物炭，热解气回收储存防止污染。活化制备的炭材料用180ml、0.1mol盐酸溶液清洗三次，随后用300ml去离子水洗至中性，105℃干燥24h后存储于干燥器中以备分析使用。制备得到的活性炭比表面积为1671m2/g,总孔体积为0.92cm3/g,微孔占比79％。
18.实施例3
19.剔除市政垃圾(主要是废木料、废纸和餐厨垃圾)中较大的无机杂质，随后将处理过的市政垃圾干燥粉碎、过8目筛、球磨均匀后过150目筛，其中球磨机转速为400r/min,运行30min。称取处理过的市政垃圾30g在n2氛围下以10℃/min的速率升温至500℃，保温50min进行热解炭化。将化学活化剂koh加入到上述的热解产物中，koh的掺入量为8％。混合物在200ml去离子水中充分混合24h，随后120℃烘箱中干燥4h。将处理后的混合物以10℃/min的速率在n2气氛下加热到700℃、保温0.5h,制得生物炭，热解气回收储存防止污染。活化制备的炭材料用180ml、0.1mol盐酸溶液清洗三次，随后用300ml去离子水洗至中性，105℃干燥24h后存储于干燥器中以备分析使用。制备得到的活性炭比表面积为1216m2/g,总孔体积为0.63cm3/g,微孔占比68％。
20.实施例4
21.剔除市政垃圾(主要是废木料、废纸和餐厨垃圾)中较大的无机杂质，随后将处理过的市政垃圾干燥粉碎、过8目筛、球磨均匀后过150目筛，其中球磨机转速为400r/min,运行30min。称取处理过的市政垃圾30g在n2氛围下以10℃/min的速率升温至500℃，保温50min进行热解炭化。将化学活化剂koh加入到上述的热解产物中，koh的掺入量为10％。混合物在200ml去离子水中充分混合24h，随后120℃烘箱中干燥4h。将处理后的混合物以10℃/min的速率在n2气氛下加热到900℃、保温4h,制得生物炭，热解气回收储存防止污染。活化制备的炭材料用180ml、0.1mol盐酸溶液清洗三次，随后用300ml去离子水洗至中性，105
℃干燥24h后存储于干燥器中以备分析使用。制备得到的活性炭比表面积为1057m2/g,总孔体积为0.59cm3/g,微孔占比57％。
22.实施例5
23.剔除市政垃圾(主要是废木料、废纸和餐厨垃圾)中较大的无机杂质，随后将处理过的市政垃圾干燥粉碎、过8目筛、球磨均匀后过150目筛，其中球磨机转速为400r/min,运行30min。称取处理过的市政垃圾30g在n2氛围下以10℃/min的速率升温至500℃，保温45min进行热解炭化。将化学活化剂na2co3加入到上述的热解产物中，na2co3的掺入量为3％。混合物在200ml去离子水中充分混合24h，随后120℃烘箱中干燥4h。将处理后的混合物以10℃/min的速率在n2气氛下加热到700℃、保温1h,制得生物炭，热解气回收储存防止污染。活化制备的炭材料用180ml、0.1mol盐酸溶液清洗三次，随后用300ml去离子水洗至中性，105℃干燥24h后存储于干燥器中以备分析使用。制备得到的活性炭比表面积为1245m2/g,总孔体积为0.59cm3/g,微孔占比61％。
24.实施例6
25.剔除市政垃圾(主要是废木料、废纸和餐厨垃圾)中较大的无机杂质，随后将处理过的市政垃圾干燥粉碎、过8目筛、球磨均匀后过150目筛，其中球磨机转速为400r/min,运行30min。称取处理过的市政垃圾30g在n2氛围下以10℃/min的速率升温至500℃，保温45min进行热解炭化。将化学活化剂na2co3加入到上述的热解产物中，na2co3的掺入量为5％。混合物在200ml去离子水中充分混合24h，随后120℃烘箱中干燥4h。将处理后的混合物以10℃/min的速率在n2气氛下加热到900℃、保温4h,制得生物炭，热解气回收储存防止污染。活化制备的炭材料用180ml、0.1mol盐酸溶液清洗三次，随后用300ml去离子水洗至中性，105℃干燥24h后存储于干燥器中以备分析使用。制备得到的活性炭比表面积为1445m2/g,总孔体积为0.69cm3/g,微孔占比68％。
26.实施例7
27.剔除市政垃圾(主要是废木料、废纸和餐厨垃圾)中较大的无机杂质，随后将处理过的市政垃圾干燥粉碎、过8目筛、球磨均匀后过150目筛，其中球磨机转速为400r/min,运行30min。称取处理过的市政垃圾30g在n2氛围下以10℃/min的速率升温至500℃，保温60min进行热解炭化。将化学活化剂na2co3加入到上述的热解产物中，na2co3的掺入量为8％。混合物在200ml去离子水中充分混合24h，随后120℃烘箱中干燥4h。将处理后的混合物以10℃/min的速率在n2气氛下加热到700℃、保温3h,制得生物炭，热解气回收储存防止污染。活化制备的炭材料用180ml、0.1mol盐酸溶液清洗三次，随后用300ml去离子水洗至中性，105℃干燥24h后存储于干燥器中以备分析使用。制备得到的活性炭比表面积为1267m2/g,总孔体积为0.67cm3/g,微孔占比73％。
28.实施例8
29.剔除市政垃圾(主要是废木料、废纸和餐厨垃圾)中较大的无机杂质，随后将处理过的市政垃圾干燥粉碎、过8目筛、球磨均匀后过150目筛，其中球磨机转速为400r/min,运行30min。称取处理过的市政垃圾30g在n2氛围下以10℃/min的速率升温至500℃，保温30min进行热解炭化。将化学活化剂zncl2加入到上述的热解产物中，zncl2的掺入量为5％。混合物在200ml去离子水中充分混合24h，随后120℃烘箱中干燥4h。将处理后的混合物以10℃/min的速率在n2气氛下加热到600℃、保温5h,制得生物炭，热解气回收储存防止污染。活
化制备的炭材料用180ml、0.1mol盐酸溶液清洗三次，随后用300ml去离子水洗至中性，105℃干燥24h后存储于干燥器中以备分析使用。制备得到的活性炭比表面积为1345m2/g,总孔体积为0.65cm3/g,微孔占比67％。
30.实施例9
31.剔除市政垃圾(主要是废木料、废纸和餐厨垃圾)中较大的无机杂质，随后将处理过的市政垃圾干燥粉碎、过8目筛、球磨均匀后过150目筛，其中球磨机转速为400r/min,运行30min。称取处理过的市政垃圾30g在n2氛围下以10℃/min的速率升温至500℃，保温60min进行热解炭化。将化学活化剂zncl2加入到上述的热解产物中，zncl2的掺入量为8％。混合物在200ml去离子水中充分混合24h，随后120℃烘箱中干燥4h。将处理后的混合物以10℃/min的速率在n2气氛下加热到800℃、保温2h,制得生物炭，热解气回收储存防止污染。活化制备的炭材料用180ml、0.1mol盐酸溶液清洗三次，随后用300ml去离子水洗至中性，105℃干燥24h后存储于干燥器中以备分析使用。制备得到的活性炭比表面积为1308m2/g,总孔体积为0.67cm3/g,微孔占比71％。