秸秆处理方法，生物炭及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种秸秆处理方法、生物炭及其制备方法和应用。其中，所述秸秆处理方法，包括以下步骤：1)将秸秆加入氧化剂溶液得到秸秆混合液，并将所述秸秆混合液的pH调至2.5‑5.5；2)将步骤1)中的所述秸秆混合液搅拌45‑75min，得到处理后的秸秆。处理后的秸秆去除了秸秆中的重金属。本发明专利技术还提出一种生物炭的制备方法，包括步骤：将上述所述的秸秆处理方法处理得到的秸秆与pH值为3‑5的铁盐溶液混合均匀，并在250‑270℃下进行水热反应，得到秸秆生物炭。该生物炭能够有效地钝化修复锑污染土壤。本发明专利技术还包括生物炭的制备方法和在修复锑污染土壤中的应用。

【技术实现步骤摘要】
秸秆处理方法，生物炭及其制备方法和应用
本专利技术涉及环境科学
，特别是涉及一种秸秆处理方法，生物炭及其制备方法和应用。
技术介绍
农作物秸秆是一种良好的生物质资源，可以作为生物炭制备的原料，我国农作物秸秆的年产量高达6亿吨左右，但由于我国的耕地重金属污染严重，导致秸秆中也含有较高含量的重金属，直接用于生物炭制备必然会导致重金属再次进入土壤中，产生二次污染，形成恶性循环。目前，关于去除农作物秸秆中重金属的报道较少，现有技术公开了一种植物修复土壤重金属污染后所产秸秆的资源化利用方法，其主要利用高温将秸秆制成生物炭，并用酸洗溶出其中的重金属，以碱沉淀溶液中重金属，实现重金属的去除。该方法虽能有效地去除重金属，但操作流程繁琐，耗能高，难以实现规模化生产。
技术实现思路
为了解决上述秸秆中的重金属含量高的技术问题，本专利技术提出一种秸秆处理方法、生物炭及其制备方法和应用。本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决：一种秸秆处理方法，包括以下步骤：1)将秸秆加入氧化剂溶液得到秸秆混合液，并将所述秸秆混合液的pH调至2.5-7.5；2)将步骤1)中的所述秸秆混合液搅拌，得到处理后的秸秆。优选地，在步骤2)中，所述氧化剂溶液包括高锰酸盐溶液或者次氯酸盐溶液。优选地，所述次氯酸盐溶液为有效氯含量为1％-5％质量百分比的次氯酸钠溶液，所述高锰酸钾溶液的浓度为2g/L-10g/L。优选地，在步骤1)中，所述秸秆与所述氧化剂溶液的物料比为3.0g-10.0g：30mL-100mL。此外，本专利技术提出一种生物炭，通过将上述所述的秸秆处理方法处理得到的秸秆与pH值为3-5的铁盐溶液混合均匀，并在250-270℃下进行水热反应制备而成。优选地，在步骤2)中，向步骤1)的所述秸秆混合液中加入过硫酸盐并搅拌的时间为40-80min。优选地，所述铁盐溶液的浓度为0.1-0.5mol/L。优选地，所述秸秆与所述铁盐溶液的物料比为4.0g-10.0g：90mL-100mL。此外，本专利技术还提出一种生物炭的制备方法，包括步骤：将上述所述的秸秆处理方法处理得到的秸秆与pH值为3-5的铁盐溶液混合均匀，并在250-270℃下进行水热反应，得到秸秆生物炭。优选地，所述水热反应的时间为2h-4h，和/或，通过浓度为8-10mol/L的氢氧化钠溶液将所述铁盐溶液的pH值调至3-5。本专利技术还包括上述所述的生物炭或上述所述的生物炭的制备方法制备的生物炭在修复锑污染的土壤中的应用。在优选的实施例中提出一种秸秆处理方法，包括以下步骤：(1)将农作物秸秆冲洗干净后，烘干至恒重，粉碎，过筛，备用；所述冲洗步骤为将农作物秸秆分别用自来水和去离子水冲洗3-5遍，置于烘箱中60-80℃烘干至恒重，秸秆粉碎后过60目尼龙筛。(2)配制一定浓度的高锰酸钾溶液。其中，高锰酸钾溶液的浓度为2g/L-10g/L。(3)向步骤(1)的秸秆中按一定比例加入步骤(2)中所述高锰酸钾溶液，用稀盐酸调节溶液pH，摇匀。优选地，所述稀盐酸按浓盐酸与去离子水的体积比1：1-2的比例配制，调节溶液pH至2.5-4.5。(4)将步骤(3)的秸秆混合液置于磁力搅拌器上，在一定条件下充分搅拌反应。进一步地，秸秆混合液置于25-30℃下转速为100-140rpm的磁力搅拌器上搅拌40-80min。(5)将步骤(4)中得到的秸秆混合液进行抽滤，并用去离子水将秸秆反复冲洗3-4次，即获得处理后的秸秆。本实施例还包括一种生物炭的制备方法，包括步骤：(1)配制氯化铁溶液并用氢氧化钠溶液调节溶液pH值；所述氯化铁溶液浓度为0.1-0.5mol/L，氢氧化钠浓度为8-10mol/L，调节溶液pH值至3-5。(2)向上述秸秆处理方法的步骤(5)处理得到的秸秆中按一定比例加入氯化铁溶液，混合均匀后移入水热反应釜内，在马弗炉内于一定温度下碳化。其中秸秆与氯化铁溶液的物料比为4.0g-10.0g：90mL-100mL；马弗炉的设定温度为250-270℃，升温速率为300-600℃/h，保温时间为2h-4h。(3)将步骤(2)中得到的混合液进行抽滤，并用去离子水将秸秆生物炭反复冲洗数次，烘干，即获得铁基秸秆生物炭。烘干温度优选为60-80℃。本实施例还包括上述生物炭制备方法制备的生物炭。此外本实施例还包括上述生物炭制备方法制备的生物炭在修复锑污染的土壤中的应用。在另一个优选的实施例中，提出一种秸秆处理方法，包括以下步骤：(1)将农作物秸秆冲洗干净后，烘干至恒重，粉碎，过筛，备用；所述冲洗步骤为将农作物秸秆分别用自来水和去离子水冲洗3-5遍，置于烘箱中60-80℃烘干至恒重，秸秆粉碎后过60目尼龙筛。(2)配制有效氯含量为1％-5％(wt％)的次氯酸钠溶液。其中，所述次氯酸盐溶液为有效氯含量为1％-5％质量百分比的次氯酸钠溶液。(3)向步骤(1)的秸秆中按一定比例加入步骤(2)中所述次氯酸钠溶液，用稀盐酸调节溶液pH，摇匀。优选地，所述秸秆与所述次氯酸钠溶液的物料比为3.0g-5.0g：30mL-50mL，用稀盐酸调节溶液pH值至5.5-7.5，其中，所述稀盐酸按浓盐酸与去离子水的体积比1：1-2的比例配制。(4)将步骤(3)的秸秆混合液置于磁力搅拌器上，在一定条件下充分搅拌反应。进一步地，秸秆混合液置于25-30℃下转速为100-140rpm的磁力搅拌器上搅拌40-80min。(5)将步骤(4)中得到的秸秆混合液进行抽滤，并用去离子水将秸秆反复冲洗3-4次，即获得处理后的秸秆。本实施例还包括一种生物炭的制备方法，包括步骤：(1)配制氯化铁溶液并用氢氧化钠溶液调节溶液pH值；所述氯化铁溶液浓度为0.1-0.5mol/L，氢氧化钠浓度为8-10mol/L，调节溶液pH值至3-5。(2)向上述秸秆处理方法的步骤(5)处理得到的秸秆中按一定比例加入氯化铁溶液，混合均匀后移入水热反应釜内，在马弗炉内于一定温度下碳化。其中秸秆与氯化铁溶液的物料比为4.0g-10.0g：90mL-100mL；马弗炉的设定温度为250-270℃，升温速率为300-600℃/h，保温时间为2h-4h。(3)将步骤(2)中得到的混合液进行抽滤，并用去离子水将秸秆生物炭反复冲洗数次，烘干，即获得铁基秸秆生物炭。烘干温度优选为60-80℃。本实施例还包括上述生物炭制备方法制备的生物炭。此外本实施例还包括上述生物炭制备方法制备的生物炭在修复锑污染的土壤中的应用。本专利技术与现有技术对比的有益效果包括：氧化剂在pH为2.5-7.5的条件下具有较高的氧化性能，氧化剂的氧化性能够破坏秸秆中纤维素等有机物的稳定结构，使秸秆中的重金属暴露出来，进入到反应废液中，从而去除秸秆重金属。去除重金属的秸秆被用来制备生物炭，得到回收利用实现了秸秆废弃物的资源利用，做到了真正的变废为宝，以废治废。去除重金属的秸秆与水铁矿等铁基材料合成铁基生物炭的条件较为严苛，方法相对复杂，而且容易形成团聚现象，导致物料损失，增加成本，同时会因大量外源铁的加入扰动土壤生态系统，影响土壤的结构性质。本专利技术利用水热合成的手段制备铁基生物炭，实现铁基材料与生物炭的复合，可以有效地解决上述问题，利用生物炭巨大的比表面积实现铁基材料的均匀稳定的分布，可以有效防止团聚现象的发生，同时生物炭的加入可以很好的改善土壤环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种秸秆处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将秸秆加入氧化剂溶液得到秸秆混合液，并将所述秸秆混合液的pH调至2.5‑7.5；2)将步骤1)中的所述秸秆混合液搅拌，得到处理后的秸秆。

【技术特征摘要】
1.一种秸秆处理方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将秸秆加入氧化剂溶液得到秸秆混合液，并将所述秸秆混合液的pH调至2.5-7.5；2)将步骤1)中的所述秸秆混合液搅拌，得到处理后的秸秆。2.如权利要求1所述的秸秆处理方法，其特征在于，在步骤2)中，所述氧化剂溶液包括高锰酸盐溶液或者次氯酸盐溶液。3.如权利要求2所述的秸秆处理方法，其特征在于，所述次氯酸盐溶液为有效氯含量为1％-5％质量百分比的次氯酸钠溶液，所述高锰酸钾溶液的浓度为2g/L-10g/L。4.如权利要求1-3任一项所述的秸秆处理方法，其特征在于，在步骤1)中，所述秸秆与所述氧化剂溶液的物料比为3.0g-10.0g：30mL-100mL。5.一种生物炭，其特征在于，通过将权利要求1-4任一项所述的秸秆处理方法处理得到的秸秆与pH值为3-5的铁盐溶液混合均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志辉，刘正凯，高世康，柴立元，王海鹰，廖骐，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43