一种高吸附性生物炭有机肥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高吸附性生物炭有机肥及其制备方法。所述生物炭有机肥包括以下组份：畜牧粪便、微生物菌剂、腐熟剂、培养基和生物炭；所述生物炭包括以下组分:植物纤维和淀粉；所述植物纤维为禾本科植物纤维；所述生物炭有机肥中有机质含量≥45%。本发明专利技术通过微生物发酵、生物炭的吸附作用，一方面减少有机肥中重金属含量，钝化土壤重金属，一方面提高土壤肥力，得到一种可长期钝化土壤中重金属铅的高效有机肥。

【技术实现步骤摘要】
一种高吸附性生物炭有机肥及其制备方法
本专利技术涉及有机肥
，更具体地，涉及一种高吸附性生物炭有机肥及其制备方法。
技术介绍
近年来随着工业的大力发展，产生了大量工业废物，特别是工厂附近废水、废气的排放导致周边区域土壤遭受重金属的严重污染。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性、不可逆性和污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。而冶炼、制造和使用铅制品的工矿企业，尤其是来自有色金属冶炼过程中所排出的含铅废水、废气和废渣对土壤、大气造成了严重污染。另一方，汽车排出的含铅废气，如汽油中用四乙基铅作为抗爆剂(每公斤汽油用1～3克)，在汽油燃烧过程中，铅便随汽车排出的废气进入大气。世界上已有两亿多辆汽车，每年排出的总铅量达40万吨，成为大气的主要铅污染源。铅广泛应用于制造铅蓄电池；铅合金可用于铸铅字，做焊锡；铅还用来制造放射性辐射、X射线的防护设备；铅及其化合物对人体有较大毒性，并可在人体内积累。铅被用作建筑材料，用在硫酸铅电池中，用作枪弹和炮弹，焊、奖杯和一些合金中也含铅。炼铝厂附近及其下风向地区土壤中含铅浓度很高，造成土地荒废。含铅废渣堆积，使铅的化合物进入土壤和水体。磷肥的施用面广而且量大，所以，从长远来看，土壤、作物和食品中来自磷肥和某些农药的铅，可能会超过来自其他污染源的铅。同时，中国畜牧业的发展已步入规模化、产业化的发展阶段，规模化养殖生产过程中排放大量粪污，目前，畜禽养殖污染物排放已位居全国重点污染排放领域之首。由于养殖方式的改变及商家对利益的追求，一些重金属元素被广泛应用于饲料添加剂，而畜牧对重金属的吸收利用率极低，大多进入到了畜禽粪便中，因此，畜禽粪便的重金属污染问题变得十分严重，调查表明，畜禽粪便中重金属铅等元素普遍超过排放标准，利用畜牧粪便制备的有机肥虽然可以补充农作物所需营养，但是一定程度上也给土壤带来了重金属。媒体也多次报道，多地果蔬出现严重的铅超标事件，给农副工企业带来巨大影响。土壤中的铅等重金属是无法自然分解的，土壤中重金属量越高，进入农作物中的越高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有土地中铅污染严重，畜牧粪便制备的有机肥易加剧土地重金属污染的缺陷，提供一种高吸附性生物炭有机肥。本专利技术还一要解决的技术问题是提供所述高吸附性生物炭有机肥的制备方法。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：所述生物炭有机肥包括以下组份：畜牧粪便、微生物菌剂、腐熟剂、培养基和生物炭；所述生物炭包括以下组分:植物纤维和淀粉；所述植物纤维为禾本科植物纤维；所述生物炭有机肥中有机质含量≥45％。生物炭进入土壤不但能提高土壤肥力，因为其蜂窝状颗粒成为水分和肥料的储存库，可以持久改善土壤质量，促使其成为黑土。生物炭表面负电荷之间的静电作用、金属阳离子与活性炭表面的电离质子的离子交换作用、金属离子与生物炭上的矿物质或官能团作用生成沉淀或络合物，从而钝化重金属。进一步地，所述生物炭有机肥包括以下重量组份：畜牧粪便100份、微生物菌剂0.1～5份、腐熟剂0.5～5份、培养基15～30份、生物炭22～45份；所述生物炭中植物纤维与淀粉的质量份数比为100:2～8。优选地，所述生物炭有机肥包括以下重量组份：畜牧粪便100份、微生物菌剂0.5～3份、腐熟剂1～3份、培养基18～22份、生物炭25～36份；所述生物炭中植物纤维与淀粉的质量份数比为100:5。进一步地，所述微生物菌剂为：JT微生物菌剂、EM微生物菌剂、黑曲霉菌剂、枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌中的一种或几种。优选地，所述微生物菌剂选取JT微生物菌剂。进一步地，所述禾本科植物纤维包括桔梗纤维、稻草纤维、草纤维、芦苇纤维中的一种或几种。进一步地，所述淀粉包括玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉中的一种或几种。在料块压制成型过程中，通过加入淀粉，增加料块的粘合性，同时淀粉炭化后，能够提高整个材料的吸附性能。淀粉的加入一方面可提高材料的抗拉强度及延展度，另一方面，显著增强了材料粘合性。进一步地，所述培养基每升组分如下：牛肉膏3.0g、蛋白胨10.0g、氯化钠5.0g、琼脂15～25g，水定容至1升，pH为7.4～7.6。进一步地，所述生物炭有机肥具体包括以下制备步骤：S1.将微生物菌剂、腐熟剂和培养基混合均匀，静置，得到微生物液态肥；将植物纤维和淀粉经高温炭化得到生物炭；S2.按重量分数分别称取畜牧粪便和步骤S1制得的生物炭粉碎后过筛，混合均匀，投入发酵池中，并加入步骤S1制得的微生物液态肥，密封发酵，得到发酵料；S3.向步骤S2所得发酵料中充入新鲜空气，使温度控制在65～70℃，翻抛，待发酵料降温，含水率降低，结束发酵即得生物炭有机肥湿料；S4.将步骤S3所得生物炭有机肥湿料制粒、干燥即得生物炭有机肥。进一步地，步骤S1中所述静置时间为1～2h。进一步地，步骤S2中发酵温度为40～60℃，发酵料含水率为50～60％；所述密封发酵时间为7～15天。优选地，步骤S2中所述发酵温度为54℃，发酵料含水率为56％。进一步地，步骤S3所述翻抛次数为每天1次，所述发酵料降温温度为30℃以下，所述含水率为20～35％。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术创造性的通过将禾本科植物纤维高度炭化后形成具有较多大小孔洞的高吸附性生物炭，由于禾本科植物本身含有多种植物酸，在炭化过程中，植物中的酸不断分解，灰分不断产生，从而导致了生物炭pH的升高。因此采用禾本科植物制备的生物炭可有效降低重金属铅的弱酸提取态和可还原物质结合态含量，增加了可氧化物质结合态和残渣态的含量。将生物炭加入有机肥中，通过生物炭大孔和小孔协调作用，对有机肥中的重金属、络合物等具有强大的吸附和过滤能力，从而钝化畜牧粪便中的重金属，改善土壤重金属污染，防止重金属污染污染农作物。土壤中重金属主要是以活性较高的离子态存在，容易进入到植物体内，将生物炭加入有机肥中一方面，生物炭对重金属进行吸附，另一方面，促使土壤中离子态的重金属钝化，重金属形成络合态，不容易进入植物体内，大大降低农作物中重金属的含量。本专利技术所述制备方法绿色环保，工艺简单稳定，成本较低，条件温和，适合生物炭产业化的大规模生产。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。实施例1生物炭的制备一种制备生物炭的方法，具体包括以下步骤：S1.取100kg水稻秸秆破碎成平均长度为15mm的秸秆纤维，在10％浓度的NaOH溶液中、40℃温度下，1个大气压下浸泡2小时，然后取出干燥，使其含水率小于等于8％，S2.将步骤S1中干燥后的秸秆纤维与8kg的小麦淀粉共混均匀后，压制成立方体料块，料块密度控制在0.7kg/m3。S3.将步骤S2制备的料块放入反应釜中，然后将其固定在炭化炉底部，随后注入高温导热油，导热油的量要能完全没过料块，然后对导热油进行加热，使油温保持在250℃，24小时后，停止加热，冷却后取出炭化好的料块。S4.将步骤S3中炭化后的料块,利用离心机对料块进行脱油处理，离心机转速控制在10000r/min，脱油30分钟。S5.将步骤S4中处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高吸附性生物炭有机肥，其特征在于，所述生物炭有机肥包括以下组份：畜牧粪便、微生物菌剂、腐熟剂、培养基和生物炭；所述生物炭包括以下组分:植物纤维和淀粉；所述植物纤维为禾本科植物纤维；所述生物炭有机肥中有机质含量≥45%。

【技术特征摘要】
1.一种高吸附性生物炭有机肥，其特征在于，所述生物炭有机肥包括以下组份：畜牧粪便、微生物菌剂、腐熟剂、培养基和生物炭；所述生物炭包括以下组分:植物纤维和淀粉；所述植物纤维为禾本科植物纤维；所述生物炭有机肥中有机质含量≥45%。2.根据权利要求1所述的生物炭有机肥，其特征在于，所述生物炭有机肥包括以下重量组份：畜牧粪便100份、微生物菌剂0.1~5份、腐熟剂0.5~5份、培养基15~30份、生物炭22~45份；所述生物炭中植物纤维与淀粉的质量份数比为100:2~8。3.根据权利要求1所述的生物炭有机肥，其特征在于，所述生物炭有机肥包括以下重量组份：畜牧粪便100份、微生物菌剂0.5~3份、腐熟剂1~3份、培养基18~22份、生物炭25~36份；所述生物炭中植物纤维与淀粉的质量份数比为100:5。4.根据权利要求1~3任一项所述的生物炭有机肥，其特征在于，所述微生物菌剂为：JT微生物菌剂、EM微生物菌剂、黑曲霉菌剂、枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌中的一种或几种；优选JT微生物菌剂。5.根据权利要求1~3任一项所述的生物炭有机肥，其特征在于，所述培养基每升组分如下：牛肉膏3.0g、蛋白胨10.0g、氯化钠5.0g、琼脂15~25g，水定容至1升，pH为7.4~7...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾广胜，谭益民，陈一，张勇，刘水长，罗学明，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43