一种利用单户庭院含重金属生物质制备的生物炭，通过下述方法得到：1)将富集重金属Co的植物生物质烘干并破碎；2)破碎后的植物体颗粒于氩气气氛中，150‑200min内从室温上升至800‑900℃，保持100‑120min，150‑200min内降至室温，将生物质碳化；3)碳化后生成的生物炭在微波辐射功率为300W‑700W的微波辐射下，用氯化锌浸泡洗涤活化；4)活化后的生物炭烘干，在40‑50℃下滴加15‑20mM硼氢化钠溶液；5)水洗至pH接近中性后烘干制得活化的生物炭。本发明专利技术还公开了制备上述生物炭的方法。本发明专利技术的生物炭可以有效地改善土壤的理化性质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用单户庭院高重金属含量生物质制备的生物炭。本专利技术还涉及制备上述生物炭的方法。本专利技术还涉及上述生物炭在改良土壤中的应用。
技术介绍
目前.世界范围内已经发现的超富集植物有400多种。国外开展这方面的工作较早.已发现的超富集植物有富集Ni的Streptanthuspolygaloides，Azyssumpinto-dasilvae，StackhousiatryoniiBailey，Alyssummarkgrafii和富集Zn的Brassicanapusr以及富集Zn和Cd的Ara-bidopsishallerir等。Baker在欧洲中西部发现了能富集Cd高达2130mg/kg(干重)的十字花科植物天蓝褐蓝菜，它是已知的积累浓度最高且研究最深入的超富集植物之一。我国开展这方面的工作较晚，到日前为止，中国的科技工作者陆续发现了As的超富集植物蜈蚣草和大叶井口边草、Cd的超富集植物宝山堇菜、Mn的超富集植物商陆、Zn的超富集植物东南景天以及Cu的超富集植物海州香薷，以及对镉富集能力强的植物羊齿类铁角蕨、野生苋和十字花科植物天蓝褐蓝菜等；富集铅和锌能力强的植物紫叶花苕；对铅的富集作用明显的蒿属和芥菜等。超富集植物对重金属吸收能力极强，吸收大量重金属的植物在达成植物修复的功能后即被收割移除，如何解决重金属富集植物生物质的处理处置及资源化问题是现今研究的重要方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用单户庭院含重金属生物质制备的生物炭。本专利技术的又一目的是提供一种制备上述生物炭的方法。为实现上述目的，本专利技术提供的生物炭是通过下述方法得到：1)将富集重金属Co的植物生物质烘干并破碎；2)破碎后的植物体颗粒于氩气气氛中，150-200min内从室温上升至800-900℃，保持100-120min，150-200min内降至室温，将生物质碳化；3)碳化后生成的生物炭在微波辐射功率为300W-700W的微波辐射下，用氯化锌浸泡洗涤活化；4)活化后的生物炭烘干，在40-50℃下滴加15-20mM硼氢化钠溶液；5)水洗至pH接近中性后烘干制得活化的生物炭。所述的生物炭中，单户庭院含重金属生物质是在植物生长过程中添加鼠李糖脂。所述的生物炭中，步骤1中植物生物质破碎粒径为3-5mm。所述的生物炭中，步骤3中氯化锌质量分数为30％-60％，浸泡时间12-24h。本专利技术提供的上述生物炭的制备方法是：1)将富集重金属Co的植物生物质烘干并破碎；2)破碎后的植物体颗粒于氩气气氛中，150-200min内从室温上升至800-900℃，保持100-120min，150-200min内降至室温，将生物质碳化；3)碳化后生成的生物炭在微波辐射功率为300W-700W的微波辐射下，用氯化锌浸泡洗涤活化；4)活化后的生物炭烘干，在40-50℃下滴加15-20mM硼氢化钠溶液；5)水洗至pH接近中性后烘干制得活化的生物炭。所述的制备方法中，单户庭院含重金属生物质是在植物生长过程中添加鼠李糖脂。所述的制备方法中，步骤1中植物生物质破碎粒径为3-5mm。所述的制备方法中，步骤3中氯化锌质量分数为30％-60％，浸泡时间12-24h。本专利技术提供的单户庭院含重金属的植物生物质制备的生物炭，可以有效影响土壤中水分存在形式，生物炭孔隙通路改善土壤中水分流动特性，在干旱季节可以释放水分，调节土壤含水率；制备的生物炭在梅雨季节，可以锁住水分，减缓雨水对土壤冲刷，保留土壤中营养物质；制备的生物炭在植物生长过程中可以释放水分和营养物质，直达植物根系，提高植物生长速度和产量；生物炭影响土壤中的微生物活性。制备的生物炭可以有效将重金属锁扣在生物炭纤维结构内，不但避免了重金属元素重新释放到环境中形成“二次污染”，活化后形成具备高强电容、催化等附加功能的绿色新型材料。具体实施方式本专利技术利用单户庭院含重金属的生物质制备生物炭，其步骤是：1)将富集重金属Co的植物生物质烘至全干，根据需要将整株植物体破碎成粒径3-5mm的颗粒；2)破碎后的植物体颗粒，放置入管式马弗炉中，在管式马弗炉内通满氩气驱除空气，200min内从室温20℃上升至900℃，保持900℃120min，200min内从900℃降低至20℃，将生物质碳化；3)碳化后生成的生物炭在微波辐射功率为300W-700W的微波辐射下，用氯化锌质量分数为30％-60％的氯化锌浸泡12-24h，洗涤活化；4)活化后的生物炭烘干，在30-40℃滴加15-20mM硼氢化钠溶液还原；5)去离子水洗涤至pH接近中性后烘干制得活化的生物炭。以下的实施例用于对本专利技术作详细说明。单户庭院种植的植物生长过程中，在不影响植物生长的前提下添加鼠李糖脂，以提高植物吸收重金属量。将生长成熟的富集重金属Co的植物生物质烘至全干，根据需要将整株植物体破碎成粒径3-5mm的颗粒；破碎后的植物体颗粒，放置入管式马弗炉中，在管式马弗炉内通满氩气驱除空气，200min内从室温20℃上升至900℃，保持900℃120min，200min内从900℃降低至20℃，将生物质碳化；碳化后生成的生物炭在300W-700W微波辐射下，用质量分数为30％-60％氯化锌浸泡洗涤24h活化；活化后的生物炭烘干，在低温的环境下滴加20mM硼氢化钠溶液还原；去离子水洗涤至pH接近中性后烘干制得活化的生物炭。本专利技术采用重金属富集植物生物质制备的生物炭，可以有效影响土壤中水分存在形式，生物炭孔隙通路改善土壤中水分流动特性，在干旱季节可以释放水分，调节土壤含水率稳定在20％-50％；制备的生物炭在梅雨季节，可以锁住水分，减缓雨水对土壤冲刷，保留土壤中营养物质；制备的生物炭在植物生长过程中可以释放水分和营养物质，直达植物根系，提高植物生长速度1.5-3.5倍和产量1.5-3.5倍；生物炭影响土壤中的微生物活性。制备的生物炭可以有效将重金属锁扣在生物炭纤维结构内，不但避免了重金属元素重新释放到环境中形成“二次污染”，土壤中有益活菌量提升1-2个数量级，达到10.0-11.0lgCFU/g。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用单户庭院含重金属生物质制备的生物炭，通过下述方法得到：1)将富集重金属Co的植物生物质烘干并破碎；2)破碎后的植物体颗粒于氩气气氛中，150‑200min内从室温上升至800‑900℃，保持100‑120min，150‑200min内降至室温，将生物质碳化；3)碳化后生成的生物炭在微波辐射功率为300W‑700W的微波辐射下，用氯化锌浸泡洗涤活化；4)活化后的生物炭烘干，在40‑50℃下滴加15‑20mM硼氢化钠溶液；5)水洗至pH接近中性后烘干制得活化的生物炭。
【技术特征摘要】
1.一种利用单户庭院含重金属生物质制备的生物炭，通过下述方法得到：1)将富集重金属Co的植物生物质烘干并破碎；2)破碎后的植物体颗粒于氩气气氛中，150-200min内从室温上升至800-900℃，保持100-120min，150-200min内降至室温，将生物质碳化；3)碳化后生成的生物炭在微波辐射功率为300W-700W的微波辐射下，用氯化锌浸泡洗涤活化；4)活化后的生物炭烘干，在40-50℃下滴加15-20mM硼氢化钠溶液；5)水洗至pH接近中性后烘干制得活化的生物炭。2.根据权利要求1所述的生物炭，其中，单户庭院含重金属生物质是在植物生长过程中添加鼠李糖脂。3.根据权利要求1所述的生物炭，其中，步骤1中植物生物质破碎粒径为3-5mm。4.根据权利要求1所述的生物炭，其中，步骤3中氯化锌质量分数为30％-60％，浸泡时间12-24h。5.权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张列宇，王雷，席北斗，毛旭辉，徐剑锋，李彤彤，李国文，黎佳茜，吴易雯，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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