[发明专利]一种水稻秸秆制备的高效吸附生物炭及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水稻秸秆制备的高效吸附生物炭及其制备方法，高效吸附生物炭由如下方法制备而成：将水稻秸秆晒干后切段粉碎，边搅拌边喷洒碳酸钠溶液，晒干后置于陶瓷坩埚中，压实盖上盖，在马弗炉内热解炭化；设置热解升温速率为15℃/min，最高热处理温度为650℃；冷却至常温后，研磨，过筛后密封保存即得所述高效吸附生物炭。本发明提供的高效吸附生物炭可以用于吸附去除水体中的重金属。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种水稻秸秆制备的高效吸附生物炭及其制备方法。

背景技术

生物质炭化技术是近年来发展起来的农林废弃物资源化利用新技术。生物炭具有含碳量高、稳定性高、表面官能团丰富等特性，且孔隙发达，具有较高的比表面积和阳离子交换量，可充当吸附剂用来吸附水体和土壤中重金属和有机污染物，具有固定土壤中重金属和有机污染物的潜在能力，应用方向广泛如固碳减排、减缓土壤温室气体排放，炭化还田改良土壤、促进作物生长等，在改善土壤环境，提高粮食产量，修复环境污染，消减环境风险等方面具有广阔的应用潜力，显示出多重的环境效益。

目前，国内外对生物炭的研究发展比较迅速，对不同原材料的生物炭及其制备方法、制备条件以及不同理化特性、生物炭的应用等方面均有不同程度的研究。主要原材料有农作物秸秆、农业残渣、动物粪便、污泥等。其中农业秸秆是制备生物炭最主要的原材料之一，以玉米秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、水稻秸秆等为主。与其他农业秸秆相比，水稻秸秆是农业生态系统中最普遍的生物质原材料，水稻秸秆极其柔软，易于预处理，便于压缩成形，已有研究认为，水稻等草本秸秆炭的输入可以增加塿土等的微生物数量和生物量水平;但木质生物炭的添加会降低土壤微生物生物量碳的含量，这可能是由于草本秸秆炭较木质炭含有更为丰富的微生物可利用组分以及栖息环境造成。不同来源的生物炭因结构特性及组分差异，往往会被不同的微生物群体所利用。

我国水稻等农业秸秆类物质的产量约6×10⁸t·a^-1，其中大于50%的秸秆因缺乏有效的处理途径而闲置或就地焚毁，不仅污染环境而且存在极大的浪费。因此，将水稻秸秆制备成生物炭进行开发利用等方面的研究已成为相关热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种水稻秸秆制备的高效吸附生物炭及其制备方法。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种水稻秸秆制备的高效吸附生物炭，由如下方法制备而成：将水稻秸秆晒干后切段粉碎，边搅拌边喷洒碳酸钠溶液，晒干后置于陶瓷坩埚中，压实盖上盖，在马弗炉内热解炭化；设置热解升温速率为15℃/min，最高热处理温度为650℃；冷却至常温后，研磨，过筛后密封保存即得所述高效吸附生物炭。

进一步地，碳酸钠溶液浓度为4-10mol/L。

进一步地，1g干燥水稻秸秆粉喷洒所述碳酸钠溶液5-25mL。

进一步地，升至最高温度后保温2-4小时。

进一步地，降温研磨至粒径100-200目。

上述高效吸附生物炭用于重金属吸附剂的用途。

本发明的有益效果：

本发明提供的高效吸附生物炭可以用于吸附去除水体中的重金属。

具体实施方式

下面拟通过具体实施例具体介绍本发明创造的技术方案。

实施例1：

一种水稻秸秆制备的高效吸附生物炭，由如下方法制备而成：将水稻秸秆晒干后切段粉碎，边搅拌边喷洒碳酸钠溶液，晒干后置于陶瓷坩埚中，压实盖上盖，在马弗炉内热解炭化；设置热解升温速率为15℃/min，最高热处理温度为650℃；冷却至常温后，研磨，过筛后密封保存即得所述高效吸附生物炭。