一种桑枝制备改性生物炭的方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种桑枝制备改性生物炭的方法及应用。它包括以下步骤：A、原料准备：将桑枝粉碎至1

【技术实现步骤摘要】
一种桑枝制备改性生物炭的方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种改性生物炭的制备方法及应用，具体地说是一种桑枝制备改性生物炭的方法及应用。

技术介绍

[0002]连作障碍是指同一作物或其近缘种在同一块地里连续种植，即使在正常的管理条件下，产品产量和质量仍然下降，病虫害严重的现象。连作会导致土壤有效养分含量下降，养分元素比例失衡，土壤酶活性下降，微生物群落与功能的改变，病虫害加重。作物产量和品质的下降是上述危害的最终结果和表现，使得连作障碍的缓解或消除成为种植过程中的主要问题，也是最具挑战性的问题。
[0003]有机和无机改良剂的应用经常被报道可以减轻作物中的连作障碍。生物炭是生物质在低氧条件下热解产生的富碳产物，通常具有微孔结构、大表面积、丰富的活性官能团、高pH值和阳离子交换能力；通过各种方法对生物炭进行改性，例如用矿物质浸渍，可以增强生物炭的多种能力。外源硅酸盐可以通过多种机制增强植物对非生物和生物胁迫的抵抗力，例如在植物细胞壁中形成物理屏障，调节植物养分吸收和代谢，增强植物防御系统，改变重金属形态。
[0004]改性生物炭可以改变土壤微生物群落的丰度和多样性，尤其是刺激植物根际促生菌。一般来说，改性生物炭缓解连作土壤障碍主要归因于生物炭的固有的吸附特性(例如，多孔结构)和改性生物炭提高植物养分吸收等。目前生物炭改性的技术包括表面氧化和功能化改性等方法，表面氧化如酸、碱浸渍后的生物炭，但是对土壤质量的影响不太友好；而功能化改性价格昂贵，生产成本高。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种不但可以对桑枝废弃物的资源化和减量化利用以降低生产成本，而且还可以缓解作物连作障碍影响的桑枝制备改性生物炭的方法及应用。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的桑枝制备改性生物炭的方法，包括以下步骤：
[0007]A、原料准备：将桑枝粉碎至1
‑
2mm，并将粉碎后的桑枝进行过筛得到桑枝粉末；
[0008]B、浸渍：将桑枝粉末浸泡到硅酸钾溶液中并混合震荡处理后，经过烘干得到硅酸钾浸渍的生物质混合产物；
[0009]C、厌氧热解：在氮气氛围下进行热解处理，热解处理后再进行烘干，得到硅酸盐改性生物炭。
[0010]进一步地，所述步骤B中，硅酸盐溶液为10
‑
30％硅酸钾溶液，桑枝粉末与硅酸钾溶液的质量比为1：(10
‑
20)。
[0011]进一步地，所述步骤B中浸泡的时间为36
‑
48h。
[0012]进一步地，所述步骤B中将桑枝粉末与硅酸钾溶液混合后，在150
‑
200r/min转速下
振荡处理48h。
[0013]进一步地，热解处理的方法是向管式炉中通入氮气进行厌氧保护，进行升温加热。
[0014]进一步地，所述热解处理的温度为400
‑
650℃，时间为4
‑
6h，热解处理过程中升温速率为8
‑
12℃/min，氮气流速为0.1
‑
0.4L/min。
[0015]进一步地，所述热解处理温度优选为600℃，时间优选为3h。
[0016]进一步地，所述热解处理过程中升温速率为10℃/min，氮气流速为0.2L/min。
[0017]进一步地，所述步骤B和步骤C中的烘干温度为80
‑
105℃。
[0018]一种按照上述的方法制备的桑枝制备改性生物炭在缓解葡萄连作障碍中的应用。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0020]本专利技术通过浸渍
‑
热解法合成的硅酸盐改性桑枝生物炭能够显著增加比表面积等理化性质，吸附能力更强，能够促进葡萄苗在连作土壤中的生长，刺激葡萄根际假单胞菌种群数量的增加。
[0021]生物炭是在缺氧条件下，高温加热作物农林废弃物，使其分解成空隙发达的炭，具有较大比表面积、较高的选择性、吸附速度快等优点，加上改性生物炭中的硅酸盐调节植物养分吸收和诱导植物根际促生菌的生长作用，因此，改性桑枝生物炭可以刺激葡萄生长，起到缓解土壤连作障碍的作用。
[0022]本专利技术充分利用了桑树残枝的生物质资源，其制备的硅酸盐改性桑枝生物炭，一方面扩大了生物炭的原料来源和用途，减少了农业废弃物处理的成本，可以实现对桑枝废弃物的资源化和减量化利用，大大提高了生物炭的利用价值；另一方面，制备的改性生物炭可用于缓解葡萄连作障碍，对可持续农业的发展具有重要意义。
附图说明
[0023]图1为添加改性生物炭后葡萄的株高变化示意图；
[0024]图2为添加改性生物炭后葡萄的茎粗变化示意图；
[0025]图3为根际土壤中假单胞菌种群的丰度变化示意图。
具体实施方式
[0026]本专利技术的桑枝制备改性生物炭的方法，以桑树残枝为原料，利用硅酸钾溶液进行改性处理，通过厌氧热解，制备良好性能的生物炭，使其能显著的增加生物炭的比表面积和促生能力，缓解土壤连作对葡萄生长的影响的目的，下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术的桑枝制备改性生物炭的方法及应用作进一步详细说明。
[0027]实施例一：
[0028]本实施例的桑枝制备改性生物炭的方法，包括以下步骤：
[0029]A、原料准备：选取桑树枝条为生物质原料，将桑枝粉碎至1
‑
2mm，并将粉碎后的桑枝进行过筛得到桑枝粉末；
[0030]B、浸渍：将桑枝粉末浸泡到10
‑
30％硅酸钾溶液中(桑枝粉末与硅酸钾溶液的质量比为1：10
‑
20，浸泡的时间为36
‑
48h)并混合在150
‑
200r/min转速下的的摇床中震荡、过滤处理后(时间为48h)，在烘箱中经过烘干(烘干温度为80
‑
105℃)得到硅酸钾浸渍的生物质混合产物；
[0031]C、厌氧热解：在氮气氛围下进行热解处理，热解处理的温度为400
‑
650℃，时间为4
‑
6h，热解处理过程中升温速率为8
‑
12℃/min，氮气流速为0.1
‑
0.4L/min，热解处理后进行冷却到室温，然后再进行洗涤、烘干，烘干温度为80
‑
105℃，烘干后得到硅酸盐改性生物炭，其中，热解处理温度优选为600℃，时间优选为3h。
[0032]实施例二：
[0033]本实施例的桑枝制备改性生物炭的方法，包括以下步骤：
[0034]A、原料准备：选取桑树枝条为生物质原料，将桑枝粉碎至1
‑
2mm，并将粉碎后的桑枝进行过2mm筛得到桑枝粉末；
[0035]B、浸渍：将10g桑枝粉浸泡到20％硅酸钾溶液100mL中，浸泡的时间为48h，然后再在180r/min的摇床振荡48h，在105℃烘箱中烘干后，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桑枝制备改性生物炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：A、原料准备：将桑枝粉碎至1
‑
2mm，并将粉碎后的桑枝进行过筛得到桑枝粉末；B、浸渍：将桑枝粉末浸泡到硅酸钾溶液中并混合震荡处理后，经过烘干得到硅酸钾浸渍的生物质混合产物；C、厌氧热解：在氮气氛围下进行热解处理，热解处理后烘干，得到硅酸盐改性生物炭。2.按照权利要求1所述的桑枝制备改性生物炭的方法，其特征在于：所述步骤B中，硅酸盐溶液为10
‑
30%硅酸钾溶液，桑枝粉末与硅酸钾溶液的质量比为1：（10
‑
20）。3.按照权利要求1或2所述的桑枝制备改性生物炭的方法，其特征在于：所述步骤B中浸泡的时间为36
‑
48h。4.按照权利要求3所述的桑枝制备改性生物炭的方法，其特征在于：所述步骤B中将桑枝粉末与硅酸钾溶液混合后，在150
‑
200r/min转速下振荡处理48h。5.按照权利要求1、2或4所述的桑枝制备改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉媛，杨统一，汪萍，朱冬玲，
申请(专利权)人：镇江市高等专科学校，
类型：发明
国别省市：