[发明专利]一种消减土壤氮磷的生物质炭制备方法

说明书

本发明公开了一种消减土壤氮磷的生物质炭制备方法，具体涉及农业种植领域，包括原料破碎→浸泡液配制→物料浸泡→物料发酵→清洗→物料加热炭化→包装的步骤。本发明通过制得大孔径的生物质炭，生物质炭的大孔隙度和孔径分布会改变养分的渗滤模式，增加养分在土壤中的停留时间和养分量，增强离子吸附交换能力和吸附容量，能够吸附土壤中铵态氮、硝态氮、可溶性氮、可溶性磷，减少氮、磷等养分的流失，因此土壤中添加生物炭促进了对氮磷的吸收和吸附，延缓养分在土壤中释放，一定程度上减少养分流失，有利于减少土壤中硝态氮淋失，增加养分在土壤中的停留时间和养分量。

技术领域

本发明涉及农业种植技术领域，更具体地说，本发明涉及一种消减土壤氮磷的生物质炭制备方法。

背景技术

生物质炭是指由富含碳的生物质在无氧或缺氧条件下经过高温裂解生成的一种具有高度芳香化、富含碳素的多孔固体颗粒物质。它含有大量的碳和植物营养物质、具有丰富的孔隙结构、较大的比表面积且表面含有较多的含氧活性基团，是一种多功能材料。它不仅可以改良土壤、增加肥力，吸附土壤或污水中的重金属及有机污染物，而且对碳氮具有较好的固定作用，施加于土壤中，可以减少CO₂、N₂O、CH₄等温室气体的排放，减缓全球变暖。在限氧或者无氧的条件下对生物质进行热裂解，产生的富碳固体物质，称为生物质炭。

生物质活性炭的主要制备方式有物理法、化学法、化学与物理结合法三种。物理法是对农业废弃物原料进行炭化，使含碳有机物在加热状态下发生分解，非碳元素以挥发性气体逸出，生成富含碳元素的固体热解产物，然后用二氧化碳、水蒸气或空气等氧化性气体活化，使其形成发达的微孔结构；化学改性法是利用各类化学试剂，如H₂SO₄、ZnCl₂、H₃PO₄先浸渍原材料进行改性，然后在一定的温度下，在惰性气体保护下，产生活性炭；化学和物理结合法：物理法制备活性炭的优点在于不需要用到化学试剂，对环境带来的影响比较小，缺点是生产活性炭的效率不高，同时产生的活性炭孔径比较大，比表面积较小，吸附能力比较差。化学法制备活性炭的方法通过活化剂先对材料进行处理，可以获得微孔较多，比表面积大的活性炭；但是由于前期处理中用了化学试剂，后期需要进行相应处理以减轻化学试剂对环境带来的影响。随着科技发展，化学和物理结合的方法越来越受到人们关注。

现有的方法制备出的生物质炭；现有的农业生态系统中存在土壤氮磷的流失等方面问题，而生物炭凭借其特殊的材料结构和理化性质，影响着土壤中氮磷的存在，生物炭能够增加农作物对土壤中氮磷养分的吸附作用，提高作物的存活率和产量；改善土壤理化性质，起到减少土壤中氮磷养分的流失作用；降低田面水中氮磷的流失，抑制土壤中氮磷淋失，减少氨挥发损失，改善肥料效益。但在实际使用过程中研究发现，生物质炭的的中孔隙与其吸附能力相对应，而现有的方法制备出的生物质炭仅与其原材料相关，从而无法提高其自身的吸附能力。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种消减土壤氮磷的生物质炭制备方法，本发明所要解决的技术问题是：如何在制备生物质炭过程中增大其孔径，从而提高其性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种消减土壤氮磷的生物质炭制备方法，具体制备步骤如下：

S1、原料破碎：取修剪掉的树枝和落叶作为原材料，对其进行冲洗去除表面黏附的泥土或碎石子杂物，风干2-3d，将其投放到破碎机中进行破碎处理，并将破碎料放入孔径为5mm的筛网进行筛选；

S2、浸泡液配制：使用NaH₂PO₄或KH₂PO₄与水混合稀释调配酸性磷酸缓冲液，随后向制得的磷酸缓冲液加入氯化锌，均匀搅拌制得浸泡液；

S3、物料浸泡：

S3.1：将步骤S1得到的达标的破碎料倒入步骤S2制得的浸泡液中，保证液面完全没过破碎料，持续浸泡3-5d；