[发明专利]一种生物炭的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种生物炭的制备方法，步骤包括：选取生物质，并将其烘干，过筛；对经过预处理的生物质制粒，得到生物质颗粒；将生物质颗粒炭化，分离得高温生物炭、木醋液和秸秆油；将水喷洒于高温生物炭表面，即得生物炭；本发明将制备得到的生物炭投放到田间土壤中，相比现有技术中对土壤中除草剂去除的方法，成本更低廉，且高效便捷，环境友好，可推广性强，也可确保后茬敏感作物不受药害影响，并降低此类除草剂在后茬作物及农产品中的残留。

技术领域

本发明涉及废弃生物质材料应用领域，更具体地说是涉及一种生物炭的制备方法及其应用。

背景技术

以玉米为基础茬口，大豆为中轴作物的多作物轮作模式是东北地区种植业结构调整的重要举措。但很多大豆地块此前因连年使用二苯醚类除草剂而造成田土中数量巨大的除草剂残留，对后茬作物(尤其是非豆科作物)甚至后茬大豆本身都造成了极为严重的伤害，制约了高经济效益作物的种植。在被迫连续种植大豆的地区，又因田土中残留除草剂的连年积累，造成对调茬更大的障碍，使生产种植行为与生态环境恶化陷入恶性循环的怪圈。

二苯醚类除草剂是在世界范围内使用量较大的一类豆科作物田除草剂，半衰期均长达100天以上，消解周期长，属长残留农药品种，一些品种在田间少量的残留即可对后茬敏感作物引起极其严重药害反应，并造成降质减产，如何处置和修复此类除草剂所污染的土壤，确保大豆产区农业的可持续发展引起了社会的广泛关注。

目前已见报道的污染田土处置方法主要为生物修复和休闲翻耕。生物修复手段是通过筛选出降解菌株并施用在田间对残留农药进行代谢分解，但目前所筛选出的利用菌株数量少，并易受到环境不利因素对其生存的影响，此外其代谢机理研究尚不清楚，污染物的归趋转化不明，是否转化出更危险的有机毒物尚不可知，归于种种原因，生物修复手段尚不能广泛推广。休闲翻耕是通过农闲期将受到污染的表土层和下方未受污染土层上下置换并翻松耕土，加大污染物分子与空气接触机会，降低耕层污染物浓度，利用作物不同生育期的耐受能力避免药害的发生，这样的方法虽经济可行，但土壤翻耕有破坏微生态、破坏土层结构，造成“上瘦下肥”等诸多弊端，不宜连年使用，且更会人为扩大污染范围，在田土下层积累污染物，于长远治理不利。

生物炭，能促进植物的生长，并具备多孔结构，若能利用生物炭的这一特质，将其大规模应用于农田土壤中，以吸附残留的除草剂等物质，可以有效降低土壤中除草剂含量，且对植物的生长无任何副作用，也不会造成污染物的积累。但是现阶段，将生物炭大规模应用于田间用于吸附土壤中残留除草剂的技术未见报道。

因此，如何制备生物炭并将其应用于土壤修复中是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明将制备得到的生物炭投放到田间土壤中，相比现有技术中对土壤中除草剂去除的方法，成本更低廉，且高效便捷，环境友好，可推广性强，也可确保后茬敏感作物不受药害影响，并降低此类除草剂在后茬作物及农产品中的残留。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物炭的制备方法，包括下述步骤：

1)生物质预处理：选取生物质，自然风干，粉碎过筛；

2)制粒：对步骤1)中经过预处理的生物质制粒，得到生物质颗粒；

3)炭化：将步骤2)得到的生物质颗粒在炭化炉中炭化，炭化炉可以自动分离得高温生物炭、木醋液和秸秆油；

4)冷却：将常温水喷洒于步骤3)分离得到的高温生物炭表面，即得生物炭。

作为本发明优选的技术方案，所述生物质包括：水稻壳、玉米秸秆、大豆秸秆中的任意一种。

以上技术方案达到的技术效果是：水稻壳、玉米秸秆和大豆秸秆均为作物收获后，残存下的废弃物，其中含有大量的粗纤维、粗蛋白等，因此，在高温下，其中的粗纤维会锻炼，炭化，转化为具备多孔结构的生物炭，实现了废物的利用。