[发明专利]一种基于桑树枝废弃物的富磷生物炭的制备及应用

说明书

本发明属于农业废弃物回收资源化利用和土壤改良技术领域，具体涉及一种基于桑树枝废弃物的富磷生物炭的制备及应用，本发明通过连续热解制备成富磷生物碳，制备得到的富磷生物碳应用于农田土壤重金属的污染治理中，能有效地钝化土壤重金属，抑制了农作物吸收累积重金属的过程，同时促进土壤对作物的营养供给，可作为一种高效的土壤修复用碳基土壤调理剂。本发明可大量消减桑枝废弃物，并且能够使其得到有效的资源化利用。

技术领域

本发明属于农业废弃物回收资源化利用和土壤改良技术领域，具体涉及一种基于桑树枝废弃物的富磷生物炭的制备及应用。

背景技术

我国是一个农业大国，随着现代农业的迅速发展，大面积的农林产业在收获果实与木材的同时也会产生废弃物。据报道，农林废弃物的年产量接近20多亿吨，除少部分得到再利用外，绝大部分被直接焚烧浪费掉，造成了直接或间接的环境污染。其中，桑枝废弃物是一种典型的农林废弃物。我国成林桑园产桑枝1522t，占桑园产出的60％以上。目前，绝大多数桑枝废弃物没有得到充分的利用。如何有效地利用桑枝废弃物，使其得到更好的资源化回收，成为近年来亟需解决的技术难题之一。目前桑枝废弃物的回收利用主要包括药物提取，食用菌栽培和絮凝剂的研发等。然而，药物提取和食用菌栽培等对于桑枝的处理量非常有限，绝大部分桑枝废弃物仍然被直接燃烧掉，同时上述工艺仍然存在废弃物的处理问题。因此亟需开发能够更有效的实现桑枝废弃物减量化和资源化的处理办法。

目前，土壤重金属污染日趋严重，特别是农田耕地土壤，重金属污染造成农产品中的重金属含量严重超标，对人们的身体健康造成了巨大的威胁。目前，我国受污染耕地的面积已经接近1.5亿亩，污水灌溉耕地约3250万亩，每年因耕地污染造成的直接经济损失达200亿元以上，同时近年来，我国因食用重金属污染超标农产品造成疾病的案例不断被报道。农产品安全问题已经威胁到了人们的身体健康和美好生活。因此，研发有效的土壤重金属污染治理技术十分必要。

当前，尚未有关于将桑枝废弃物制备成富磷生物炭，并将其应用于改良重金属污染土壤方面的报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种基于桑树枝废弃物的富磷生物炭的制备方法，制备得到的富磷生物碳可作为一种高效的土壤修复用碳基土壤调理剂，应用于农田土壤重金属的污染治理中，既可大量消减桑枝废弃物，又能够使桑枝废弃物得到有效的资源化利用。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供了一种基于桑树枝废弃物的富磷生物炭的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1、对桑枝废弃物进行洗涤、干燥后粉碎成颗粒物；

S2、利用NaOH溶液对粉碎后的桑枝废弃物进行碱化处理，经烘干后得到生物质；

S3、往碱化后的生物质中加入引发剂和表面活性剂进行醚化处理，醚化过程中进行微波消解，促进醚化反应的发生；醚化反应后对生物质原料进行高温活化，活化的温度为150℃-200℃；

S4、将活化的生物质与水混合后进行搅拌，并在搅拌过程中加入磷酸二氢钾溶液，然后维持75-85℃的温度搅拌3-5h，搅拌后经烘干得到富磷生物质材料；

S5、将富磷生物质材料置于真空密闭环境中进行热解处理：即先以3-5℃/min的速度慢速升温至250-300℃，然后以30-50℃/min的速度快速升温至350-650℃，保温热解3-5h，得到生物质碳；

S6、对热解后的生物质碳冷却至室温，然后进行研磨过筛后利用碱液进行活化，最后经烘干得到富磷生物炭。

优选地，步骤S2所述NaOH溶液的浓度为6％-10％。进一步地，NaOH溶液的浓度为6％。