一种人工湿地填料蔗渣生物炭的制备方法及生物炭技术

本发明专利技术涉及蔗渣生物炭应用技术领域，且公开了一种人工湿地填料蔗渣生物炭的制备方法以及生物炭，蔗渣生物炭包括以下制备方法：将蔗渣粉碎成粉末，蔗渣粉加水配制成浓度为3.5％

【技术实现步骤摘要】
一种人工湿地填料蔗渣生物炭的制备方法及生物炭


[0001]本专利技术涉及蔗渣生物炭应用
，具体为一种人工湿地填料蔗渣生物炭的制备方法以及生物炭。

技术介绍

[0002]蔗渣是甘蔗的一种废弃产物，甘蔗渣想要得到再利用需要提升它的经济价值，大批量甘蔗渣都是在糖厂，甘蔗制糖被压榨干净后，剩下的残渣就是甘蔗渣，大量的加工残渣不进行很好的利用，就只能作为肥料还田，其价值很低，生物炭是一种作为土壤改良剂的木炭，能帮助植物生长，可应用于农业用途以及碳收集及储存使用，有别于一般用于燃料之传统木炭，生物炭跟一般的木炭一样是生物质能原料经热裂解之后的产物，其主要的成分是碳分子，现在随着对蔗渣与生物炭的研究加深，逐渐提出利用蔗渣制备生物炭的工艺及方法，但在制备生物炭的过程中对于生物炭的改性是提高生物炭性能的重要步骤，尤其是钠含量对于生物炭改性后的肥效尤为重要，为此本申请现提出一种人工湿地填料蔗渣生物炭及其应用。

技术实现思路

[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种人工湿地填料蔗渣生物炭的制备方法以及生物炭，具备研究生物炭制备过程中微量元素含量对施肥效果影响的优点，解决了制备的生物炭肥效较低的问题。
[0005](二)技术方案
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：人工湿地填料蔗渣生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S101、对蔗渣进行预处理，将蔗渣粉碎成粉末，粉末经过筛网进行过筛后得到蔗渣粉，并将所述蔗渣粉密封保存；
[0008]S102、将蔗渣粉加水配制成浓度为3.5％
‑
6％的蔗渣粉浆液；
[0009]S103、向蔗渣粉浆液中加入高沸点共溶剂得到悬浮液；
[0010]S104、对配制好的悬浮液进行热解，热解时设置升温速率与终点温度；
[0011]S105、蔗渣粉悬浮液热解时温度升至终点温度后热解炭化，待冷却至室温后得到甘蔗渣生物炭；
[0012]S106、将制备的甘蔗渣生物炭与高锰酸钾溶液浸渍，水浴加热并静置15min后倒掉悬浮液；
[0013]S107、利用去离子水对生物炭反复冲洗至上清液pH酸碱度稳定至7.5
‑
8.0；
[0014]S108、最后烘干即可得到蔗渣生物炭。
[0015]优选的，所述蔗渣的组成以纤维素(35.4％)、半纤维素(20.6％)和木质素(18.6％)与富碳化合物(25.4％)。
[0016]优选的，所述蔗渣粉过筛时筛网的目数为70目，所述悬浮液热解时温度为500
‑
600℃，升温速率为10℃/min，且热解时采用氮气流动辅助热解。
[0017]优选的，所述蔗渣生物炭的孔隙结构有助于蔗渣炭对污染物的吸附去除，蔗渣表面大的表面积在400℃的条件下裂解2h，蔗渣炭的比表面积从处理前的2.59m2/g增加至157.5m2/g，随着裂解温度从400℃增加至600
°
C，蔗渣炭的比表面积进一步从157.5m2/g增加至392.3m2/g。
[0018]优选的，所述渣基生物炭的表面存在大量含氧官能团，生物炭提高pH值较低水中的pH值。
[0019]优选的，所述蔗渣炭的亲水特性和极性均随着裂解温度的增加而降低，蔗渣炭大孔隙和表面积与微生物形成生物膜进行降解。
[0020]优选的，所述蔗渣生物炭改性方法如下：
[0021]S201、对蔗渣进行清洗并烘干至质量稳定；
[0022]S202、向烘干后的蔗渣材料加入去离子水进行充分浸泡3
‑
4h；
[0023]S203、然后将浸泡过后的蔗渣材料利用蒸馏水进行冲洗；
[0024]S204、蒸馏水冲洗过后再放入质量比为2:3的钠盐与氢氧化钠混合溶液中进行充分浸泡4h；
[0025]S205、最后得到改性后的蔗渣材料留作备用。
[0026]优选的，所述蔗渣与钠盐与氢氧化钠混合溶液的比例为2.5:1，所述混合液的钠含量为1.5
‑
2mol/L。
[0027]一种生物炭，包括利用上述方法制备的蔗渣生物炭。
[0028]与现有技术相比，本专利技术提供了一种人工湿地填料蔗渣生物炭的制备方法以及生物炭，具备以下有益效果：
[0029]1、根据实施例一、实施例二、实施例三中对于生物炭进行热解时pH值对于生物炭最后的吸附能力有较大的影响，并以pH值7.5
‑
8.0为区间进行实验可以看出在pH值位于7.75时生物炭的吸附率较高，为此可以再以7.5
‑
7.75,7.75
‑
8.0两个区间再次进行实验进而缩小pH值的区间，从而筛分出热解时对于吸附率最有提升的热解pH值，提高了生物炭的吸附杂质应用能力。
[0030]2、根据实施例四、实施例五、实施例六中对蔗渣进行热解时混合溶液中钠含量的影响可以看出在混合溶液中钠含量1.5
‑
2.0mol/L的区间内随着钠含量的提高最终制备的生物炭的吸附率逐步提高，从而不仅可以看出钠离子对于杂质有吸附能力，还可以得出钠离子的含量影响蔗渣制备的生物炭吸附能力，从而有效进行改进。
[0031]3、生物炭孔隙结构有助于蔗渣炭对污染物的吸附去除，生物炭在400
°
C的条件下裂解2h，蔗渣炭的比表面积从处理前的2.59m2/g增加至157.5m2/g，随着裂解温度从400℃增加至600℃，蔗渣炭的比表面积进一步从157.5m2/g增加至392.3m2/g，吸附能力更加强。
[0032]4、生物炭富含碳，且结构高度芳香化，稳定性较高，生物炭含有大量的可溶性被植物吸收利用的钾，人工湿地植物根系吸收钾，能获得更好的生长，提高植物净化水质的效果。
附图说明
[0033]图1为本专利技术蔗渣生物炭制备流程示意图；
[0034]图2为本专利技术蔗渣改性流程示意图；
[0035]图3为本专利技术生物炭改性时浸泡液pH值与生物炭吸附率关系示意图；
[0036]图4为本专利技术蔗渣改性时浸泡液钠含量与生物炭吸附率关系流程示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]请参阅图1
‑
4，一种人工湿地填料蔗渣生物炭的制备方法，包括以下步骤：
[0039]S101、对蔗渣进行预处理，将蔗渣粉碎成粉末，粉末经过筛网进行过筛后得到蔗渣粉，并将所述蔗渣粉密封保存；
[0040]S102、将蔗渣粉加水配制成浓度为3.5％
‑
6％的蔗渣粉浆液；
[0041]S103、向蔗渣粉浆液中加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工湿地填料蔗渣生物炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S101、对蔗渣进行预处理，将蔗渣粉碎成粉末，粉末经过筛网进行过筛后得到蔗渣粉，并将所述蔗渣粉密封保存；S102、将蔗渣粉加水配制成浓度为3.5％
‑
6％的蔗渣粉浆液；S103、向蔗渣粉浆液中加入高沸点共溶剂得到悬浮液；S104、对配制好的悬浮液进行热解，热解时设置升温速率与终点温度；S105、蔗渣粉悬浮液热解时温度升至终点温度后热解炭化，待冷却至室温后得到甘蔗渣生物炭；S106、将制备的甘蔗渣生物炭与高锰酸钾溶液浸渍，水浴加热并静置15min后倒掉悬浮液；S107、利用去离子水对生物炭反复冲洗至上清液pH酸碱度稳定至7.5
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8.0；S108、最后烘干即可得到蔗渣生物炭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述蔗渣的组成包括以纤维素(35.4％)、半纤维素(20.6％)和木质素(18.6％)与富碳化合物(25.4％)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述蔗渣粉过筛时筛网的目数为70目，所述悬浮液热解时温度为500
‑
600℃，升温速率为10℃/min，且热解时采用氮气流动辅助热解。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述蔗渣生物炭的孔隙结构有助于蔗渣炭对污染物的吸附去除，蔗渣表面大的表面积在400℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄楚云，陈庆福，宇鹏，
申请(专利权)人：广西共田环境集团有限公司南宁师范大学，
类型：发明
国别省市：