[发明专利]一种生物炭及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质加工领域，具体地说，涉及一种生物炭及其制备方法。

背景技术

目前市场上的生物炭主要分为植物来源生物炭和动物来源生物炭，虽然这两种类型的生物炭均可以实现改善土壤结构、提高土壤肥力和增加农作物产量的目的，但有研究表明，在同一温度下，受结构组成和养分含量的影响，植物来源生物炭要比动物来源生物炭的比表面积大，而动物来源生物炭的灰分含量则明显高于植物来源生物炭。

比表面积是表示黑炭结构最重要的指标，比表面积越大，其对土壤物理结构的改良效果越好，且可以较好地吸附重金属离子。如果比表面积较小，则其对土壤结构和吸附重金属的作用较小。灰分是表示黑炭保蓄养分的能力，包括钾、钙等离子，其含量越高，其供给土壤的养分越多，对土壤肥力提升越有利。因此从比表面积和灰分两方面来综合评价生物黑炭的效果是比较合理的。

生物质炭是有机物质在完全或部分缺氧的条件下低温热裂解生成的固态混合物，具有稳定性高，难降解等特点。生产生物质炭的原料包括作物秸秆、树木枝干、畜禽粪便和稻壳等，这些物质都来源于植物的光合作用。目前国内外研究制备的生物黑炭原料主要有：水稻秸秆，小麦秸秆、木屑、猪粪等。比如，河南三利新能源有限公司生产的基于温度为500摄氏度左右的热裂解制成的小麦秸秆生物黑炭。但是这些生物黑炭的来源大多比较单一，且各种来源物质烧制生物黑炭的温度存在较大差异(从300摄氏度到750摄氏度不等)。而且这些不同来源物质的生物黑炭施用土壤后的效果也存在显著差异，比如，植物来源生物炭要比动物来源生物炭的比表面积大，对土壤结构改良和重金属吸附的作用较好，而动物来源生物炭的灰分含量则明显高于植物来源生物炭，对于土壤培肥和作物增产的效果较为明显。由此造成这些不同来源的黑炭对土壤肥力提升、增产效果和重金属钝化的作用也显著不同。因此，为优化生物黑炭的结构和灰分效果，本研究试图通过将秸秆和畜禽粪便进行混合烧制，并通过优化用量配比和温度调控，以此制备一种混合型的生物黑炭(比表面积、孔体积和灰分含量均得到明显改善)，从而更好的改良土壤和提高作物产量。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种生物炭及其制备方法。

为了实现本发明目的，本发明首先提供一种生物炭，所述生物炭为植物秸秆和动物粪便按照重量比为2:1的比例，在500～550摄氏度下无氧烧制10～20个小时得到。

进一步地，所述植物秸秆的含水率低于20％，所述动物粪便的含水率低于40％。

作为优选，所述植物秸秆为水稻秸秆。

作为优选，所述动物粪便为猪粪。

本发明还提供了一种生物炭的制备方法，将植物秸秆和动物粪便按照重量比为2:1的比例，在500～550摄氏度下无氧烧制10～20个小时得到生物炭。

进一步地，所述植物秸秆的含水率低于20％，所述动物粪便的含水率低于40％。

作为优选，所述植物秸秆为水稻秸秆。

作为优选，所述动物粪便为猪粪。

本发明的有益效果在于：

本发明通过试验发现，将植物秸秆和动物粪便按照重量比为2:1的比例，在500～550摄氏度下无氧烧制10～20个小时，得到的生物炭产物的比表面积为60-100m²/g，孔体积在0.04-0.08cm³/g，灰分为55-60％，明显优于1:1和1:2的配比。同时，相比现有技术的秸秆源黑炭，虽然其比表面积和孔体积降低了25％和20％，但是其灰分含量增加了66.7％；与猪粪源黑炭相比，虽然其灰分降低了15.4％，但是其比表面积和孔体积增加了50％和122％。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

1、收集植物来源生物炭(水稻秸秆)，切碎后风干，保证其水分低于20％。收集动物来源生物炭(猪粪)，风干混匀，保证其含水率应低于40％。

2、将水稻秸秆和猪粪按照2:1的重量比进行混合，装炉(二分之一体积)。

3、在500摄氏度下进行高温无氧烧制10小时。

实施例2

1、收集植物来源生物炭(水稻秸秆)，切碎后风干，保证其水分低于20％。收集动物来源生物炭(猪粪)，风干混匀，保证其含水率应低于40％。

2、将水稻秸秆和猪粪按照2:1的重量比进行混合，装炉(装满)。3、在550摄氏度下进行高温无氧烧制20小时。

实验例1 配比比例的优化