[发明专利]一种沙蒿生物炭的制备方法

说明书

本发明涉及一种沙蒿生物炭的制备方法，属于生物炭技术领域。本发明所制备的沙蒿生物炭采用沙蒿和羊粪球作为原料，利用沙蒿来为土壤提供养分，同时多孔隙的特点能够为羊粪球中的微生物提供良好的生长环境，从而达到改善土壤酶活性的效果，羊粪球与沙蒿相辅相成，大大改善了沙地土壤环境；沙蒿活性炭具有含碳率高，孔隙丰富的特点，能够很好地补充沙地土壤养分不足的问题，同时沙蒿活性炭的高孔隙率能够提高沙地的持水能力，减少养分淋溶损失；羊粪球是羊的排泄物，一方面能够直接支援沙地的营养元素供给，另一方面能够为微生物提供充足的活跃碳源，有利于微生物的生长繁殖，沙地土壤酶活性的提高，从而促进沙地土壤营养转化。

技术领域

本发明涉及一种沙蒿生物炭的制备方法，属于生物炭技术领域。

背景技术

长期以来，沙土因养分贫瘠，易流动，保水性能差等因素严重制约着沙土的应用与沙生作物的发展。而生物炭是生物质在真空或低氧条件下炭化而成的高养分含量、疏松多孔的富碳产物，是进行土壤质量提升的良好材料。

生物炭中含有多种营养元素，但主要元素为C、H、O等，其中，C含量最高，一般可达38%~76%，除此之外，生物炭还含有许多植物生长所需的营养元素，如N、P、K、Ca、Mg等。生物炭是生物质热解得到的产物，在热解过程中内部元素被浓缩与富集，导致生物炭中大多数元素含量显著高于生物质，尤其是C元素表现最为突出。

根据生物炭的生产工艺以及理化转性，可将生物炭的应用途径分为农业、能源、养殖业及环境保护和副产品应用等5个方面。农业方面，主要指在土壤中单独施用生物炭、肥料或与其它材料混合施用的功能型生物炭复合材料。不但具有改良土壤、増加地力的作用，而且还具有增汇减排、改善植物生长环境和提高产品品质的作用。主要被应用于农田、林地和草坪。能源方面，生物炭燃烧性能好，具有热值高、清洁、无污染等特点。塑型后生产出的炭化生物质煤具有较高的堆积密度与强度，不但燃烧效率高、清洁环保，而且方便运输及储藏，因此可代替煤炭和燃气等不可再生能源，可用于农村、城市的供暖和发电等。养殖方面，生物炭可混合在畜禽类饲料中来增加养殖效果。此外，将生物炭投到水产养殖的水面，不但可以净化水质，还可以沉淀鱼饵起到防腐作用。环境方面，生物炭因具有吸附能力，而被应用于重金属吸附、有害气体吸附、净化水质等方面。副产品方面，对生物质炭化得到的副产物（混合气及生物油）进一步加工可制取H₂及其它化学制品，在一定程度上缓解了对化石基能源和原料的依赖，降低了化石基能源与原料的碳排放。同时也可促进废弃生物质资源的有效利用和管理，美化环境。

沙蒿由于目前更多地被作为防沙治沙植物，长期缺乏平茬和刈割，使沙蒿生长量极大地降低，并在许多地区出现大面积的死亡。沙蒿平茬可明显促进其生长，平茬可使株高和丛径以及新枝的萌孽力迅速增加，适当地刈割也可促进沙蒿的生长，増强它的生活能力。平茬或刈割后的沙蒿转化成为生物炭封存在固定或半固定的沙地，一方面可以利用生物炭的稳定性（在某些条件下它可在土壤中稳定存在上千年）实现碳汇的目的，为减缓全球气候变化做出贡献；另一方面利用生物炭的多孔性、亲水性、吸附性、营养元素丰富等特性，实现改善沙地环境的效应。发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有沙地养分瘠薄及保水性能差的问题，提供了一种沙蒿生物炭的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）取成熟的沙蒿，用去离子水洗净，烘干后用粉碎机粉碎，过20目筛，得到细沙蒿；

（2）在50ml/min的氮气保护下，将细沙蒿加热升温至450℃，恒温1h，得到预处理沙蒿；

（3）取预处理沙蒿浸渍于4mol/L氢氧化钾溶液中12h后滤出，将滤渣烘干，然后置于管式炉中，在50ml/min的氮气保护下，升温至600～800℃，恒温活化1～2h，得到活化沙蒿；

（4）取活化沙蒿置于0.1mol/L盐酸溶液中12～14h，过滤，用100g60℃去离子水冲洗滤渣5～8次，烘干后得到沙蒿活性炭；