一种生物质复合材料、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种生物质复合材料、其制备方法及其应用，该生物质复合材料包括相互混合的骨炭和生物质炭。本发明专利技术提供的生物质复合材料的制备方法包括：提供动物骨粉和农业生物质废弃物，将所述动物骨粉和所述农业生物质废弃物进行混合，获得混合原料；在保护气氛条件下，对所述混合原料进行热解处理，获得所述生物质复合材料。本发明专利技术提供的生物质复合材料与重金属的结合方式多样，可改良土壤理化性质、降低重金属的有效性、高效率修复土壤重金属。本发明专利技术提供的生物质复合材料制备方法简单高效、原料来源广泛且成本低廉，可很好地应用于重金属污染土壤的修复领域。

A biomass composite material, its preparation method and Application

The invention discloses a biomass composite material, a preparation method thereof and an application thereof. The biomass composite material comprises bone charcoal and biomass charcoal mixed with each other. The preparation method of the biomass composite material provided by the invention includes: providing the animal bone meal and the agricultural biomass waste, mixing the animal bone meal and the agricultural biomass waste to obtain the mixed raw material; pyrolysis the mixed raw material under the condition of a protective atmosphere to obtain the biomass composite material. The biomass composite material provided by the invention can combine with heavy metals in various ways, improve the physical and chemical properties of soil, reduce the effectiveness of heavy metals, and efficiently repair heavy metals in soil. The preparation method of the biomass composite material provided by the invention is simple and efficient, has a wide range of raw materials and low cost, and can be well applied to the field of remediation of heavy metal contaminated soil.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质复合材料、其制备方法及其应用
本专利技术涉及生物环境材料制备
，具体涉及一种生物质复合材料、其制备方法及其应用。
技术介绍
随着工农业的快速发展和城市化进程的加快，我国部分地区的重金属污染土壤现象比较严重，而有色金属矿区及冶炼厂周边地区这一现象尤为严重，重金属污染中又以镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)和砷(As)的污染尤为严重。土壤重金属具有高毒性、不易分解、易扩散和经食物链传递等特点，显著增加了癌症等恶性疾病的发病率，给人民健康和生态环境造成严重威胁。原位固定修复技术是一种高效经济的土壤重金属污染治理技术，其主要的原理是通过向土壤中加入钝化剂来改变重金属的价态和形态，降低其在土壤环境中的迁移性和生物有效性。当前，常见的土壤重金属稳定剂主要包括无机类和有机类。无机类土壤重金属稳定剂包括石灰、工业废渣和其他碱性物质，有机类土壤重金属稳定剂包括有机堆肥、城市污泥、畜禽粪便、作物秸秆和泥炭等。上述重金属稳定剂存在直接施用和长期作用土壤易造成土壤结构破坏、产生二次污染的缺点。上述重金属稳定剂对重金属的钝化作用限，且长期直接施用这些稳定剂存在易造成土壤结构破坏、产生二次污染的缺点。本专利技术所要解决的就是目前的重金属稳定剂只具有单一的重金属钝化方式以及这些单一的重金属稳定剂存在钝化性能有限，甚至破坏土壤结构的问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的重金属稳定剂只具有单一的重金属钝化方式且钝化性能有限，甚至破坏土壤结构的问题，本专利技术提供了一种与重金属结合方式多样、可改良土壤理化性质、高效率修复土壤重金属的生物质复合材料，以及生物质复合材料的制备方法及其应用。为了达到上述专利技术目的，本专利技术提供一种生物质复合材料，包括相互混合的骨炭和生物质炭。进一步地，所述骨炭是由猪骨、牛骨、羊骨、鸡骨、鸭骨和鱼骨中的至少一种经热解生成的。进一步地，所述生物质炭是由竹屑、木屑、秸秆、甘蔗渣、果壳、畜禽粪便和活性污泥中的至少一种经热解生成的。本专利技术还提供一种生物质复合材料的制备方法，包括：S1、提供动物骨粉和农业生物质废弃物，将所述动物骨粉和所述农业生物质废弃物进行混合，获得混合原料；S2、在保护气氛条件下，对所述混合原料进行热解处理，获得所述生物质复合材料。进一步地，所述动物骨粉和所述农业生物质废弃物的质量比为1:1～10。进一步地，所述热解处理的条件为：以5℃/min～25℃/min的升温速率升温至400℃～700℃。进一步地，所述保护气氛为氮气、氦气、氖气、氩气中的至少一种。进一步地，在步骤S2中，对所述混合原料进行热解处理后，再进行球磨处理，获得所述生物质复合材料。更进一步地，所述球磨处理的方法包括：在球磨罐中加入助磨剂，控制球料质量比为1～100:1、球磨转速为100r/min～2000r/min、球磨时间为10min～48h。优选地，所述助磨剂为乙醇、甲醇、水、丙酮、正己烷和正庚烷中的至少一种。本专利技术还提供一种生物质复合材料的应用：将生物质复合材料投加到重金属污染的土壤中，将所述生物质复合材料和所述土壤混合后再加水进行原位修复。本专利技术提供的新型超导材料的制备方法是以骨炭和农业生物质废弃物作为原料，在低氧或缺氧条件下进行热解处理，获得了具有多种与重金属结合的方式、可改良土壤理化性质、降低重金属的有效性、高效率修复土壤重金属的生物质复合材料，可很好地在工业生产中应用。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1为本专利技术所依据的生物质复合材料的制备方法流程图；图2和图3为实施例1中600℃下的热解产物在不同放大尺度下的SEM图；图4和图5为实施例1中生物质复合材料在不同放大尺度下的SEM图；图6和图7为实施例7中450℃下的热解产物在不同放大尺度下的SEM图；图8和图9为实施例7中生物质复合材料在不同放大尺度下的SEM图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。本专利技术的专利技术人基于现有技术中单一的生物炭与土壤重金属的钝化作用有限且施用量较大的问题，提供了一种具有多种与重金属结合的方式、可改良土壤理化性质、降低重金属的有效性、高效率修复土壤的生物质复合材料，以及生物质复合材料的制备方法及其应用。本专利技术实施例提供了一种生物质复合材料的制备方法，参见图1，包括：S1、提供动物骨粉和农业生物质废弃物，将所述动物骨粉和所述农业生物质废弃物分散于水中，进行搅拌超声、固液分离，对所得固相进行干燥，获得混合原料。所述动物骨粉是指动物废弃物骨骼或者肉类产品加工的下脚料经粉碎形成，主要还是指动物骨骼，所述动物骨骼是常见动物的骨骼，如：猪骨、牛骨、羊骨、鸡骨、鸭骨和鱼骨中的至少一种。为了获得吸附效果更优良的产品，优选将所述骨骼进行粉碎后得到的骨粉与农业废弃物进行混合。所述农业生物质废弃物是竹屑、木屑、秸秆、甘蔗渣、果壳、畜禽粪便和活性污泥中的至少一种。所述动物骨粉和所述农业生物质废弃物的质量比为1:1～10。S2、在保护气氛条件下，对所述混合原料进行热解处理，获得所述生物质复合材料。在保护气氛中对混合原料进行热解处理，是为了防止混合原料及生物质复合材料在高温条件下的氧化。保护气氛为氮气、氦气、氖气、氩气中的至少一种。保护气氛进一步优选为成本低的氮气。热解处理的条件为：以5℃/min～25℃/min的升温速率升温至400℃～700℃，然后在该温度下继续热解1～3h。在该步骤中，对所述混合原料进行热解处理后，再进行球磨处理，可获得纳米尺度的生物质复合材料。球磨处理的方法包括：在球磨罐中加入助磨剂，控制球料质量比为1～100:1、球磨转速为100r/min～2000r/min、球磨时间为10min～48h。所述助磨剂优选为乙醇、甲醇、水、丙酮、正己烷和正庚烷中的至少一种。助磨剂进一步地优选为无毒的水或乙醇。值得说明的是，生物炭复合材料的制备方法也可以是先将骨骼和农业生物质废弃物分别进行热解，再对它们的热解产物进行混合。当然，与这种制备方式相比，前述的先混合再热解的制备方式更加简便。本专利技术实施例提供一种生物质复合材料，包括相互混合的骨炭和生物质炭。生物质炭是由竹屑、木屑、秸秆、甘蔗渣、果壳、畜禽粪便和活性污泥中的至少一种经热解生成的。当然也可以采用其他的生物有机质进行热解，此处只列举了部分常见的农业废弃有机物资源。骨炭是由动物骨粉经热解生成的。具体地，所述动物骨粉是由动物废弃物骨骼或者肉类产品加工的下脚料经粉碎形成，主要还是指动物骨骼，所述动物骨骼是猪骨、牛骨、羊骨、鸡骨、鸭骨和鱼骨中的至少一种，此处只列举了部分常见的动物骨骼。本专利技术提供的生物质复合材料的总比表面积范围为320～550m2/g，其微孔比表面积范围为250～350m2/g，外比表面积范围为100～180m2/g。生物质复合材料的孔径范围为7～10nm，孔体积范围为0.3～0.5cm3/g。生物炭，是生物有机质在绝氧或缺氧和相对低温条件下(<700℃)热解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质复合材料，其特征在于，包括相互混合的骨炭和生物质炭。

【技术特征摘要】
1.一种生物质复合材料，其特征在于，包括相互混合的骨炭和生物质炭。2.根据权利要求1所述的生物质复合材料，其特征在于，所述骨炭是由动物骨粉经热解生成的，所述动物骨粉是由动物骨骼经粉碎形成，所述动物骨骼选自猪骨、牛骨、羊骨、鸡骨、鸭骨和鱼骨中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的生物质复合材料，其特征在于，所述生物质炭是由竹屑、木屑、秸秆、甘蔗渣、果壳、畜禽粪便和活性污泥中的至少一种经热解生成的。4.一种如权利要求1～3任一所述的生物质复合材料的制备方法，其特征在于，包括：S1、提供动物骨粉和农业生物质废弃物，将所述动物骨粉和所述农业生物质废弃物进行混合，获得混合原料；S2、在保护气氛条件下，对所述混合原料进行热解处理，获得所述生物质复合材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述动物骨粉和所述农业生物质废弃物的质量比为1:1～10。6.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光才，胡锐，肖江，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院亚热带林业研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33