本发明属于秸秆应用
技术领域：
，具体涉及一种生物质炭。
背景技术：
：人类的大量开采导致煤、石油焦等传统活性炭原料储量锐减，世界面临能源与环境危机。因此必须寻求一种绿色环保、低成本高功效和可持续发展的新能源来满足对能源日益增长的巨大需求。由于以生物质为原料制备的生物质炭无污染、高储量、可再生等特点，已成为最具发展潜力的新材料和新能源之一。生物质资源虽然丰富，但由于保存和转化的技术落后导致生物质资源浪费严重，我国是秸秆产出大国，农作物秸秆的污染问题一直是困扰农业发展的瓶颈，如秸秆等农业废弃物在田间焚烧，林业产品加工产生的木屑、锯末等被直接丢弃，食品加工的壳、皮等被当作垃圾填埋，这不仅污染了环境，还造成了生物质资源的巨大浪费。因此，将生物质原料转化为生物质炭不仅实现了废弃资源的高附加值再利用，还满足了对活性炭的巨大需求。生物质炭具有发达的孔隙结构，高的比表面积和丰富的表面官能团，这使生物质炭在能源与环境领域中有广泛的应用前景。技术实现要素：本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种生物质炭。本发明是通过以下技术方案实现的：一种生物质炭，由玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆和针茅混合制成；具体为：将玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆和针茅按8-10:6-8:5-8:1-2质量比例混合后在100-102℃下烘干，然后进行粉碎处理，得到混合粉料，将混合粉料采用低温等离子里处理，然后添加到热解炉中，通入氩气，排除热解炉中的氧气，热解炉温度快速加热至102-105℃，保温5-8min，然后以1℃/min速率升温至360-364℃，保温20-25min，再以2℃/min升温速率升温至580-586℃之间，分别进行多段保温，最后自然冷却至室温，收集生物质炭，即可。进一步的，所述在100-102℃下烘干，具体烘干至总含水量低于1.5%，烘干时间大于1小时。进一步的，所述粉碎处理，具体粉碎至粒度为20-30目。进一步的，所述低温等离子体处理具体为：将混合粉料添加到低温等离子体处理装置中进行低温等离子体处理，处理气体为二氧化碳，处理压力为90-100pa，处理时间为10-15min。进一步的，所述热解炉温度快速加热至102-105℃，具体为，在3.5min内将热解炉温度加热至102-105℃。进一步的，所述针茅为营养生长期的针茅。进一步的，所述以2℃/min升温速率升温至580-585℃，分别进行多段保温，具体为：升温至580℃时，保温5min，然后以2℃/min升温速率升温至582℃，保温8min，再以2℃/min升温速率升温至586℃，保温12min，即可。进一步的，所述生物质炭包括在肥料、修复污染土壤、土壤保肥保水、燃料中的应用。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过采用农作物秸秆与一定量的针茅混合制成生物质炭，同时通过对工艺参数的优化，能够使得生物质炭产率得到明显的提高，通过先低温处理，后进入高温段，进行多段保温处理，能够促进生物质炭中的碳氢键，碳氧键断裂，氢和氧从生物质炭中分离出来，生物质炭中的氢氧损失率要大于碳，碳能够相对富集，同时通过高温段的多段保温作用，能够促进热解气体的二次裂解，且因二次结炭与重聚反应致使生物质炭产量增加，本发明制备的生物质炭保留了明显的生物组织多孔结构特征，一方面是由于生物质本身的海绵状结构，另一方面是在农作物秸秆中加入了营养生长期的针茅，能够促使得在脱水和裂解过程中，水分和挥发逐渐从生物质器官组织表面及内部逸出，形成许多多孔气泡和气孔，并且能够避免常规农作物秸秆单独制备生物质炭时随着裂解温度的提高，生物质炭的表面变得更加扁平，孔隙结构变差，孔隙变小，比孔容减小的现象发生，本发明中通过对物料进行的低温等离子体处理，能够改善物料组织结构，能够抑制生物质炭的塑性变形，增加微孔形成，通过生物质炭的大量多孔结构，能够在施入土壤中后，能够增加透气性，可为土壤中微生物提供生存繁殖的空间，促进养分转化，并起到改良土壤物理结构的作用。本发明制备的生物质炭，不仅生物质炭产率高，对土壤具有良好的修复效果，并且能够促进农作物对肥料养分的吸收，促进农作物生长，提高产量。具体实施方式实施例1一种生物质炭，由玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆和针茅混合制成；具体为：将玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆和针茅按8:6:5:1质量比例混合后在100℃下烘干，然后进行粉碎处理，得到混合粉料，将混合粉料采用低温等离子里处理，然后添加到热解炉中，通入氩气，排除热解炉中的氧气，热解炉温度快速加热至102℃，保温5min，然后以1℃/min速率升温至360℃，保温20min，再以2℃/min升温速率升温至580-586℃之间，分别进行多段保温，最后自然冷却至室温，收集生物质炭，即可。所述在100℃下烘干，具体烘干至总含水量低于1.5%，烘干时间大于1小时。所述粉碎处理，具体粉碎至粒度为20目。所述低温等离子体处理具体为：将混合粉料添加到低温等离子体处理装置中进行低温等离子体处理，处理气体为二氧化碳，处理压力为90pa，处理时间为10min。所述热解炉温度快速加热至102℃，具体为，在3.5min内将热解炉温度加热至102℃。所述针茅为营养生长期的针茅。所述以2℃/min升温速率升温至580-585℃，分别进行多段保温，具体为：升温至580℃时，保温5min，然后以2℃/min升温速率升温至582℃，保温8min，再以2℃/min升温速率升温至586℃，保温12min，即可。所述生物质炭包括在肥料、修复污染土壤、土壤保肥保水、燃料中的应用。实施例2一种生物质炭，由玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆和针茅混合制成；具体为：将玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆和针茅按10:8:8:2质量比例混合后在102℃下烘干，然后进行粉碎处理，得到混合粉料，将混合粉料采用低温等离子里处理，然后添加到热解炉中，通入氩气，排除热解炉中的氧气，热解炉温度快速加热至105℃，保温5-8min，然后以1℃/min速率升温至364℃，保温25min，再以2℃/min升温速率升温至580-586℃之间，分别进行多段保温，最后自然冷却至室温，收集生物质炭，即可。所述在102℃下烘干，具体烘干至总含水量低于1.5%，烘干时间大于1小时。所述粉碎处理，具体粉碎至粒度为30目。所述低温等离子体处理具体为：将混合粉料添加到低温等离子体处理装置中进行低温等离子体处理，处理气体为二氧化碳，处理压力为100pa，处理时间为15min。所述热解炉温度快速加热至105℃，具体为，在3.5min内将热解炉温度加热至105℃。所述针茅为营养生长期的针茅。所述以2℃/min升温速率升温至580-585℃，分别进行多段保温，具体为：升温至580℃时，保温5min，然后以2℃/min升温速率升温至582℃，保温8min，再以2℃/min升温速率升温至586℃，保温12min，即可。所述生物质炭包括在肥料、修复污染土壤、土壤保肥保水、燃料中的应用。实施例3一种生物质炭，由玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆和针茅混合制成；具体为：将玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆和针茅按9:7:6:1.5质量比例混合后在101℃下烘干，然后进行粉碎处理，得到混合粉料，将混合粉料采用低温等离子里处理，然后添加到热解炉中，通入氩气，排除热解炉中的氧气，热解炉温度快速加热至103℃，保温6min，然后以1℃/min速率升温至362℃，保温22min，再以2℃/min升温速率升温至580-586℃之间，分别进行多段保温，最后自然冷却至室温，收集生物质炭，即可。所述在101℃下烘干，具体烘干至总含水量低于1.5%，烘干时间大于1小时。所述粉碎处理，具体粉碎至粒度为25目。所述低温等离子体处理具体为：将混合粉料添加到低温等离子体处理装置中进行低温等离子体处理，处理气体为二氧化碳，处理压力为95pa，处理时间为12min。所述热解炉温度快速加热至103℃，具体为，在3.5min内将热解炉温度加热至103℃。所述针茅为营养生长期的针茅。所述以2℃/min升温速率升温至580-585℃，分别进行多段保温，具体为：升温至580℃时，保温5min，然后以2℃/min升温速率升温至582℃，保温8min，再以2℃/min升温速率升温至586℃，保温12min，即可。所述生物质炭包括在肥料、修复污染土壤、土壤保肥保水、燃料中的应用。对比例1：与实施例1区别仅在于不添加针茅。对比例2：与实施例1区别仅在于不经过低温等离子体处理。对比例3：与实施例1区别仅在于热解炉升温至580℃后，保温25min，然后自然冷却至室温。对比例4：与实施例1区别仅在于热解炉升温至582℃后，保温25min，然后自然冷却至室温。对比例5：与实施例1区别仅在于热解炉升温至586℃后，保温25min，然后自然冷却至室温。试验：选用地势平坦、土壤质地均匀、土壤盐碱中度、滴灌设施齐全完好的土地，选用相同品种的西瓜进行田间实验，均自番茄幼苗5cm左右进行移栽到试验田中，肥水管理与田间管理均相同，在番茄移栽到试验田后，分别采用实施例与对比例制备的生物质炭进行穴施，每亩用量为30kg，同时设置一组未施生物质炭的对照组，然后进行对比各个试验区的亩产量：表1西瓜由表1可以看出，本发明制备的生物质炭能够降低肥料养分流失，提高肥料养分利用效率，促进植物生长，提高农作物产量。采用实施例与对比例方法进行制备生物质炭，对比各生物质炭产率：表2生物质炭产率%实施例175.62实施例275.38实施例375.46对比例160.18对比例275.30对比例372.25对比例471.63对比例570.18由表2可以看出，通过添加针茅，能够显著的提高生物质炭产率，采用本发明中的多段保温能够一定程度上提高生物质炭产率。当前第1页12