一种利用再造梗丝废弃物制备生物炭基肥的方法

文档序号：744129 发布日期：2021-04-23 浏览：12次 >En<

阅读说明：本技术 一种利用再造梗丝废弃物制备生物炭基肥的方法 (Method for preparing biochar-based fertilizer by utilizing reconstituted cut stem waste ) 是由刘琪李炜徐光忠徐冬梅陈晶波张峥马梦婕朱莹于 2021-03-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用再造梗丝废弃物制备生物炭基肥的方法,包括以下步骤：S1、收集再造梗丝生产过程中产生的废水,然后将收集到的废水进行蒸馏得固体废弃物；S2、将上述步骤得到的固体废弃物加入适量溶剂中,并向其中加入适量无机盐搅拌均匀得混合溶液；S3、对上述步骤制备的混合溶液进行湿法热解,使得溶液内的固体废弃物加热炭化得到生物炭基质,炭化完成后自然冷却,然后用超纯水与乙醇的混合溶液洗涤数次,干燥制得生物炭基肥。本发明提供的制备生物炭基肥的方法,以废弃物为原料,通过湿法热解技术制备生物炭基肥。该生物炭基肥可以有效保持土壤水分、增加微生物活性、锁住土壤中养分、促进植物生长、建立持久肥效。(The invention discloses a method for preparing a biochar-based fertilizer by using reconstituted cut stem waste, which comprises the following steps: s1, collecting waste water generated in the production process of the reconstituted cut stems, and distilling the collected waste water to obtain solid waste; s2, adding the solid waste obtained in the step into a proper amount of solvent, adding a proper amount of inorganic salt into the solvent, and uniformly stirring to obtain a mixed solution; and S3, performing wet pyrolysis on the mixed solution prepared in the step, heating and carbonizing the solid waste in the solution to obtain a biochar substrate, naturally cooling the biochar substrate after carbonization is completed, washing the biochar substrate for a plurality of times by using the mixed solution of ultrapure water and ethanol, and drying the biochar substrate to obtain the biochar-based fertilizer. The method for preparing the biochar-based fertilizer provided by the invention takes waste as a raw material and prepares the biochar-based fertilizer by a wet pyrolysis technology. The biochar-based fertilizer can effectively keep soil moisture, increase microbial activity, lock nutrients in soil, promote plant growth and establish lasting fertilizer effect.)

技术领域

本发明涉及生物炭基肥制备领域，具体涉及一种利用再造梗丝废弃物制备生物炭基肥的方法。

背景技术

炭基肥，是一种以生物质炭为基质，根据不同区域土地特点、不同作物生长特点以及科学施肥原理，添加有机质或/和无机质配制而成的生态环保型肥料。炭基肥可以增加土壤中炭基-有机质的含量，快速改造土壤结构，平衡盐与水分，通过快速熟化创造有利于植物健康生长的土壤环境，从而增加土壤肥力，促进作物生长。炭基肥的作用主要来源于生物质炭的作用，生物质炭的作用包括但不局限于：1、保持土壤水分；2、增加微生物活性；3、锁住土壤中养分；4、促进植物生长；5、建立持久的肥效。炭基肥已经开始在市场上大量流通，炭基肥的田间试验效果得到许多种植户的验证，在改良土壤以及提高作物品质上效果显著。目前市面上炭基肥产品主要有：生物炭基肥等产品。生物炭基肥是由生物炭基质与无机肥或有机肥利用不同工艺混/复合制备而成，生物炭基质独特的结构特性决定其特殊的作用。生物炭基质与有机养分、无机养分、有益微生物的融合构成了生物炭基肥。

研究发现，烟草生长过程中普遍存在的问题是烟叶缺钾，钾与烟叶的外观质量、燃烧性以及烟碱含量等密切相关。而利用再造梗丝废弃物制备的生物炭基质具有富钾的特点。

同时再造梗丝生产过程中会产生大量的废水，这些废水处理较为困难，传统的废水处理方法是将废水经过净化处理后直接排放到室外，会耗费大量的人力和物力。

又由于传统方法制备生物炭的过程的实质是对有机物进行高温热解的过程，因此在这一过程中不可避免会产生多环芳烃等有机污染物。研究表明，在燃烧残留物和气体中均含有多环芳烃，其多环芳烃排放参数分别为5.26、1.37和1.74mg/kg，表明秸秆燃烧中会产生大量的多环芳烃，在高施用量的条件下，生物炭中含有的多环芳烃容易使土壤中多环芳烃含量达到中度或重度污染的程度，除此之外，肥料中常常存在有抗生素、邻苯二甲酸酯等有机污染物，这些污染物在环境中往往含量低、难降解，属持久性有机污染物，施入土壤后，会给农产品带来安全隐患。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种利用再造梗丝废弃物制备生物炭基肥的方法，将再造梗丝生产过程中产生的废水进行初次蒸馏得到大量固体废弃物。以废弃物为原料，通过湿法热解技术制备生物炭基肥。该生物炭基肥可以有效保持土壤水分、增加微生物活性、锁住土壤中养分、促进植物生长、建立持久肥效。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种利用再造梗丝废弃物制备生物炭基肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、收集再造梗丝生产过程中产生的废水，然后将收集到的废水进行蒸馏得固体废弃物；

S2、将上述步骤得到的固体废弃物加入适量溶剂中，并向其中加入适量无机盐搅拌均匀得混合溶液；

S3、对上述步骤制备的混合溶液进行湿法热解，使得溶液内的固体废弃物加热炭化得到生物炭基质，炭化完成后自然冷却，然后用超纯水与乙醇的混合溶液洗涤，干燥制得生物炭基肥。

进一步的，所述步骤S2中搅拌的时间为1-1.5h，搅拌的温度为20-25℃。

进一步的，所述步骤S2中溶剂为磷酸。

进一步的，所述步骤S2中无机盐与固体废弃物的质量比为0.01：1。

进一步的，所述步骤S2中无机盐包括硫酸铜、硫酸锰、硫酸锌中的一种或几种。

进一步的，所述步骤S3中湿法热解的温度为160-220℃。

进一步的，所述步骤S3中湿法热解的时间为2-6h。

进一步的，所述步骤S3中湿法热解的升温速率为10-20℃/h。

进一步的，所述步骤S3中乙醇与超纯水的质量比为1:2。

进一步的，所述步骤S3中用超纯水与乙醇的混合溶液洗涤3-5次。

本发明制备方法中，将收集到的废水进行蒸馏得固体废弃物，经检测这些固体废弃物具有富钾的特点，主要是木质素、半纤维素、纤维素、多糖和一些杂质（灰尘、头发等）。其中还含有很多有益元素，如氨基酸、蛋白质、烟碱等化合物，可为烟草生长提供所需的矿质元素、营养成分、微量元素等。因此，利用再造梗丝废弃物来制备生物炭基质，不仅可以有效解决传统废水的处理问题，还可以循环使用梗丝废弃物，符合绿色环保的发展理念。

本发明的制备方法中，湿法热解是通过利用溶剂（磷酸）介质催化固体废弃物中的木质素、纤维素的分解断键，使其能够在200℃左右的条件下碳化制得生物炭基质，与传统的制备方法相比大大降低了反应能耗、简化了生产工艺。同时，低温制备还可提高生物炭基质的产量。

本发明采用湿法热解技术是在液相反应条件下进行，无需干燥处理以及高压、高温设备，使得湿法热解生物炭基肥的制备成本远低于传统生物炭基肥，同时还可以避免高温热解带来的环境污染和安全隐患。

本发明的有益效果在于：

1.本发明提供的一种利用再造梗丝废弃物制备生物炭基肥的方法，该方法制备的生物炭基肥可以保持土壤水分、增加微生物活性、锁住土壤中养分、促进植物生长、建立持久肥效。

2.本发明提供的一种利用再造梗丝废弃物制备生物炭基肥的方法，其中湿法热解是通过利用溶剂介质催化固体废弃物中的木质素、纤维素的分解断键，使其能够在200℃左右的条件下碳化制得生物炭基质，与传统的制备方法相比大大降低了反应能耗、简化了生产工艺。同时，低温制备还可提高生物炭基质的产量。同时还可以避免高温热解带来的环境污染和安全隐患。

3.本发明提供的一种利用再造梗丝废弃物制备生物炭基肥的方法，将再造梗丝生产过程中产生的废水作为原料制备生物炭基肥，对于废水的净化处理具有极大的帮助，对于环境保护具有重要的意义。将废弃物重新再利用，既能减少对环境的污染，同时还能降低制备成本，符合环境友好发展的理念。

附图说明

图1是本发明实施例中一种利用再造梗丝废弃物制备生物炭基肥的方法流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式，本发明并不限制于该实施例。

举例来说，现有技术中，再造梗丝的过程具体如下：

1，空白梗丝的制备：将预处理后的烟梗依次经切丝、提取、固液分离和烘干工序，制得质量均匀的空白梗丝；

2，将混合型烟草原料依次进行提取、固液分离、提取液浓缩，制得回填原液；

3，在所述回填原液中添加功能性补香料液，制得回填液；

4，将所述回填液均匀喷涂在所述空白梗丝上，充分搅拌混合，再经烘干，制得混合型再造梗丝成品。

收集上述步骤1和4中产生的大量废水，将收集到的废水进行蒸馏得固体废弃物，经检测这些固体废弃物具有富钾的特点，主要是木质素、半纤维素、纤维素、多糖和一些杂质（灰尘、头发等）。其中还含有很多有益元素，如氨基酸、蛋白质、烟碱等化合物，可为烟草生长提供所需的矿质元素、营养成分、微量元素等。因此废水可以作为原料来制备生物炭基肥。

本发明具体实施例如下：

实施例1