一种生物激活醋渣生物炭的制备方法和产品及其应用技术

本发明专利技术公开了一种生物激活醋渣生物炭的制备方法和产品及其应用，包括，醋渣改性预处理：将醋渣和KOH溶液混合，浸泡12h后，使得浸泡后醋渣的pH达到6.5，得预处理后醋渣；醋渣干燥脱水处理，将干燥后的醋渣粉碎，过80目筛，得到粒径小于0.18mm的醋渣粉末，将粉碎后的醋渣在氮气气氛下加热处理后，降温得到醋渣生物炭，将碳化后的醋渣生物炭置于蚯蚓肠道体外人工模拟器中共发酵7～10天，得到生物激活的醋渣生物炭，55℃热风干燥至恒重，然后粉碎至粒径小于4mm，即得所述生物激活醋渣生物炭。与原始不改性醋渣生物炭相比，最终所形成生物激活醋渣生物炭能将土壤中TPLC态Cd(Ⅱ)、TPLC态Cu(Ⅱ)和DDTs的含量钝化至初始值的42.69％和52％和38.92％。

【技术实现步骤摘要】
一种生物激活醋渣生物炭的制备方法和产品及其应用本专利技术属于肥料应用
，具体涉及到一种生物激活醋渣生物炭的制备方法和产品及其应用。
技术介绍
生物炭是指有机生物质材料在缺氧或无氧条件下经高温(300～1000℃)热降解生成的一种稳定的固体产物，具有多孔、比表面积大、芳香程度高等特性，此外，生物炭还含有一些植物生长所需的营养元素，并具备一定的pH缓冲能力和阳离子交换能力。醋渣是食醋酿制过程中重要的农业副产物，以稻壳为主，伴有麸皮、高粱壳及菌泥等其它成分组成。食醋渣具有含水量高，酸性强、有机质丰富等特点，传统方式的焚烧、填埋或直接投放到环境中会对当地生态造成严重破坏。耕地土壤污染物的来源主要有：矿产开发、工业发展、城市建设、垃圾处理、车辆交通、农业生产等，这些污染物存在于土壤中不仅会降低农作物的产量，拉低产品质量，还会通过食物链的富集作用危害人类健康，对土壤调理迫在眉睫。因此，本领域亟需一种能够钝化土壤污染物的生物激活醋渣生物炭及其制备方法。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。因此，本专利技术的目的在于克服现有生物激活醋渣生物炭制备方法的不足，提供一种生物激活醋渣生物炭的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种生物激活醋渣生物炭的制备方法，包括，醋渣改性预处理：将醋渣和KOH溶液混合，浸泡12h后，使得浸泡后醋渣的pH达到6.5，得预处理后醋渣；醋渣干燥脱水处理：将预处理后醋渣在60～80℃下热风干燥至恒重，得到干燥醋渣；干燥醋渣粉碎处理：将干燥后的醋渣粉碎，过80目筛，得到粒径小于0.18mm的醋渣粉末；醋渣碳化处理：将粉碎后的醋渣在氮气气氛下加热处理后，降温得到醋渣生物炭；醋渣生物炭生物激活：将碳化后的醋渣生物炭置于蚯蚓肠道体外人工模拟器中共发酵7～10天，得到生物激活的醋渣生物炭，55℃热风干燥至恒重，然后粉碎至粒径小于4mm，即得所述生物激活醋渣生物炭；其中，所述蚯蚓肠道体外人工模拟器，为包含蚯蚓匀浆液和腐殖土的共发酵物的容器，共发酵物为将蚯蚓匀浆液和腐殖土按照质量比1:1混合于容器内，在避光厌氧条件下，20～25℃、pH为6.3～6.8下发酵时间48～72h制得。作为本专利技术所述生物激活醋渣生物炭的制备方法一种优选方案，其中：所述将碳化后的醋渣生物炭置于蚯蚓肠道体外人工模拟器中共发酵7～10天，其中，共发酵条件为：温度为20～25℃，pH为7.0～7.5。作为本专利技术所述生物激活醋渣生物炭的制备方法一种优选方案，其中：所述碳化后的醋渣生物炭与蚯蚓肠道体外人工模拟器中共发酵物的质量比为7～8:2～3。作为本专利技术所述生物激活醋渣生物炭的制备方法一种优选方案，其中：所述醋渣和KOH溶液混合，其中，KOH溶液浓度为1.6～2.5g/L，醋渣与KOH溶液的质量比为1:1.5～1:2.5。作为本专利技术所述生物激活醋渣生物炭的制备方法一种优选方案，其中：所述醋渣干燥脱水处理，其中，干燥后醋渣的含水量＜5％。作为本专利技术所述生物激活醋渣生物炭的制备方法一种优选方案，其中：所述醋渣碳化处理，其中，碳化时的升温速率为10℃/min，碳化温度为700℃，在碳化温度的保留时间为2h；所述降温，为以10℃/min的速率降温至300℃后，自然降温至室温。作为本专利技术所述生物激活醋渣生物炭的制备方法一种优选方案，其中：所述蚯蚓包括成年赤子爱胜蚯蚓。本专利技术的再一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种生物激活醋渣生物炭的制备方法制得的生物激活醋渣生物炭产品。本专利技术的另一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种生物激活醋渣生物炭产品在土壤调理剂中的应用。作为本专利技术所述应用的一种优选方案，其中：所述土壤调理剂，其制备方法，包括，将生物激活的醋渣生物炭、钙镁钾肥和硅藻土混合，30℃恒温搅碎后，55℃热风干燥至恒重，然后粉碎至粒径小于4mm，即得所述土壤调理剂；其中，醋渣生物炭、钙镁钾肥和硅藻土的复配质量比为8:1:1本专利技术有益效果：(1)本专利技术提供一种利用低浓度KOH在碳化前改性醋渣生物炭，所形成的改性醋渣生物炭具有高效吸附重金属的能力，与原始不改性醋渣生物炭相比，改性后醋渣生物炭吸附Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的能力提升了3.13和1.57倍。(2)本专利技术制得的经生物激活的醋渣生物炭，利用蚯蚓肠道体外人工模拟器对醋渣生物炭进行生物激活，利用蚯蚓肠道中富含的有益土壤微生物，促进土壤污染物的降解，调节土壤菌群，加速土壤有机质分解使其成为植物可利用的形态；生物炭的多孔结构能够为蚯蚓肠道微生物提供定殖场所，且其丰富的官能团能够很好地将胞外酶固定在生物炭上，使得这种生物激活醋渣生物炭富含酶和有益微生物，既能钝化土壤污染物，又可以改良土壤促进作物生长；制得的生物激活的醋渣生物炭具有较高的土壤胞外酶活力，β-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶、羧酸酯酶活性分别达到了1.39、2.14、5.12μmol/h/g生物炭；本专利技术利用蚯蚓肠道人工模拟器可大大缩减利用活蚯蚓处理及活化生物炭的时间，另外可以规避高含量生物炭对蚯蚓的毒副作用，在此工艺下处理后生物炭的β-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶酶活较高，本专利技术生物激活更加简单高效。(3)本专利技术醋渣生物炭在碳化的过程中形成了发达的孔隙结构和巨大的比表面积，可以为土壤中重金属的吸附钝化提供大量的反应位点，同时可以改善土壤板结情况，增加土壤的保水能力；另外，由于醋渣中含有大量的有机质，在热解时可形成相当量的含氧官能团，这些含氧官能团能够络合土壤中的重金属污染物或有机农药残留，减轻土壤污染物对农作物的负面影响；将生物激活醋渣生物炭作用于土壤后可使土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量较对照组分别提升了144.8％、173.9％、136.7％，有机氯含量为对照组38.92％，TPLC态镉和铜含量分别为对照组的42.69％和52％；在生物激活醋渣生物炭处理过的土壤上种植西红柿可使西红柿成熟期提前11天，西红柿感官品质得到显著提升。本专利技术制得生物激活醋渣生物炭可高效吸附重金属，富含较高酶活力，作用于土壤后可有效钝化土壤污染物，提升土壤肥力，增高农作物品质。本专利技术所述生物激活醋渣生物炭的制作工艺简单，原材料价格低廉易得，对生产设备的要求低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术实施中不同生物炭作用土壤时土壤pH在28天内的变化情况对比图。图2为本专利技术实施中不同生物炭作用土壤时土壤中碱解氮、速效磷和速效钾的含量对比图。图3为本专利技术实施中不同生物炭作用土壤时土壤中TPLC态镉、铜及DDTs含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物激活醋渣生物炭的制备方法，其特征在于：包括，/n醋渣改性预处理：将醋渣和KOH溶液混合，浸泡12h后，使得浸泡后醋渣的pH达到6.5，得预处理后醋渣；/n醋渣干燥脱水处理：将预处理后醋渣在60～80℃下热风干燥至恒重，得到干燥醋渣；/n干燥醋渣粉碎处理：将干燥后的醋渣粉碎，过80目筛，得到粒径小于0.18mm的醋渣粉末；/n醋渣碳化处理：将粉碎后的醋渣在氮气气氛下加热处理后，降温得到醋渣生物炭；/n醋渣生物炭生物激活：将碳化后的醋渣生物炭置于蚯蚓肠道体外人工模拟器中共发酵7～10天，得到生物激活的醋渣生物炭，55℃热风干燥至恒重，然后粉碎至粒径小于4mm，即得所述生物激活醋渣生物炭；/n其中，所述蚯蚓肠道体外人工模拟器，为包含蚯蚓匀浆液和腐殖土的共发酵物的容器，共发酵物为将蚯蚓匀浆液和腐殖土按照质量比1:1混合于容器内，在避光厌氧条件下，20～25℃、pH为6.3～6.8下发酵时间48～72h制得。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物激活醋渣生物炭的制备方法，其特征在于：包括，
醋渣改性预处理：将醋渣和KOH溶液混合，浸泡12h后，使得浸泡后醋渣的pH达到6.5，得预处理后醋渣；
醋渣干燥脱水处理：将预处理后醋渣在60～80℃下热风干燥至恒重，得到干燥醋渣；
干燥醋渣粉碎处理：将干燥后的醋渣粉碎，过80目筛，得到粒径小于0.18mm的醋渣粉末；
醋渣碳化处理：将粉碎后的醋渣在氮气气氛下加热处理后，降温得到醋渣生物炭；
醋渣生物炭生物激活：将碳化后的醋渣生物炭置于蚯蚓肠道体外人工模拟器中共发酵7～10天，得到生物激活的醋渣生物炭，55℃热风干燥至恒重，然后粉碎至粒径小于4mm，即得所述生物激活醋渣生物炭；
其中，所述蚯蚓肠道体外人工模拟器，为包含蚯蚓匀浆液和腐殖土的共发酵物的容器，共发酵物为将蚯蚓匀浆液和腐殖土按照质量比1:1混合于容器内，在避光厌氧条件下，20～25℃、pH为6.3～6.8下发酵时间48～72h制得。


2.如权利要求1所述生物激活醋渣生物炭的制备方法，其特征在于：所述将碳化后的醋渣生物炭置于蚯蚓肠道体外人工模拟器中共发酵7～10天，其中，共发酵条件为：温度为20～25℃，pH为7.0～7.5。


3.如权利要求1所述生物激活醋渣生物炭的制备方法，其特征在于：所述碳化后的醋渣生物炭与蚯蚓肠道体外人工模拟器中共发酵物的质量比为7～8:2～3。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国忠，丁凯丽，姚云平，陈文，庞倩婵，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津;12