CN104129777B

CN104129777B - 一种多功能化生物炭及其制备方法

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Publication number: CN104129777B
Application number: CN201410422216.7A
Authority: CN
Inventors: 童仕唐; 林珈羽; 张越; 毛磊
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2014-08-26
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-08-26
Also published as: CN104129777A

Abstract

本发明涉及一种多功能化生物炭及其制备方法。其技术方案是：将生物质在质量分数为1~15%的苛性碱溶液中浸渍1~50h，用水洗至中性，干燥，得到处理后的生物质；然后将处理后的生物质置于管式炉内于混合气氛条件下炭化，炭化温度为300~900℃，炭化时间为1~130h，制得多功能化生物炭。所述生物质为稻杆、麦秆、木屑、木材、青草、果皮、动物组织丢弃物中的一种；生物质中：炭的挥发性有机碳为30~60wt%，固定碳为10~40wt%，灰份为1~30wt%，水份为10~60wt%。本发明具有生产成本低、产量高、工艺简单、生产过程可控和环境友好的特点，制备的多功能化生物炭对重金属吸附效果好和稳定性高，能对重金属染污水体、固态基质和土壤进行修复。

Description

一种多功能化生物炭及其制备方法

技术领域

本发明属于生物炭技术领域。具体涉及一种多功能化生物炭及其制备方法。

技术背景

生物炭是生物质经隔绝空气或供氧不足条件下加热分解所得富碳的固体产物。生物炭与普通的炭相比，具有以下优点：①天然赋予N、O、S、P等杂原子官能团，是固定重金属离子优质吸附剂。天然赋存发达的毛细管结构有利于形成中孔或大孔，以便提高吸附过程的动力学特性。生物炭作为土壤改良剂，不仅可以用作有机肥，增进土壤肥效，还由于大量有机碳的添加，能改善土壤微团结构的健康，还能吸附稳定土壤中重金属离子，改善土壤溶液与相界面的相互作用条件，有利于降低植物对重金属离子的利用率。此外，生物炭以废弃物为原料，不仅能化害为利、综合利用、变废为宝和减轻对环境的污染，还能起到固碳、储碳、减轻碳排放的作用。

生物炭是以生物质为原料、在供氧不足条件下于350~700°C范围内进行热分解所得的富炭产物，是活性炭制品的一种。在活性炭生产过程中，为增大孔容积和比表面积，根据所用活化方法不同，通常采用不同活化剂，如水蒸汽、二氧化碳、KOH、NaOH、HNO₃、H₃PO₄和ZnCl₂等。其中KOH是一种很强的亲水试剂，与疏水性的炭表面作用时，可起造孔作用（Ru-Ling Tseng，Szu-Kung Tseng，KOH活化对炭的孔隙结构和吸附性能的影响，胶体与界面科学，2005，287：428-437）。然而，KOH活化法制备活性炭在工业化的过程中，遭遇三大技术难题：一是KOH消耗大，反应过程中KOH转化以K₂CO₃为主要产物形态，难以回收，生产成本很高；二是高温条件下KOH对反应器腐蚀性强，只有镍合金才能抵抗KOH的高温腐蚀，设备建造成本高，使用寿命短；三是洗涤用水量大，有时还需使用氢氟酸，造成大量高浓度碱性含氟废水排放，严重环境污染。

为改善活性炭的孔径分布，在制备技术上采用最为有效的方法是纳米模板法和动力学模板法（Shitang Tong, Lei Mao, Xiaohua Zhang,Charles Q. Jia，采用纳米二氧化硅模板法和KOH活化法相结合从煤沥青中合成中孔炭，工业工程与化学研究，2011,50,13825–13830)，采用上述方法可以制备出中孔率很高的中孔炭，如采用纳米模板法的“一种介孔活性炭及其制备方法”（ZL200810186027.9)。但由于采用KOH活化的同时使用大量纳米二氧化硅为模板, 炭化、印模、KOH活化分步进行，过程复杂，模板和KOH用量大，产量低，并且需要在酸性或碱性的条件下洗去模板。这种改善孔径分布的方法，虽然调控活性炭孔径分布非常有效，但由于存在上述问题，目前只能在实验室进行小批量生产。采用动力学模板进行孔径分布调控的方法，主要是通过采用控制反应过程活化剂浓度、温度、升温速率和时间等动力学因素对孔径分布进行调控。有助于微孔的生成，同时也会促进从微孔向中孔和大孔的发展，特别是活化时间总是有利于微孔成长的重要因素。然而动力学模板法调控孔径分布时由于反应过程动力学的复杂性，反应条件是较难掌控的。

表面功能化的方法很多，较多采用的方法：如采用硝酸氧化法向生物炭表面引入酸性官能团（Rumi Chand,Takanori Watari, Katsutoshi Inoue

, Hom Nath Luitel, Toshio Torikai, Mitsunori Yada, 硝酸改性炭化麦秸与三价铬的吸附,危险物质学报,167(2009):316 - 324)；又如“一种改性生物炭的制备方法” (201310461243.0)技术，利用浓硫酸和浓硝酸混合改性使生物炭吸附性能提高；再如采用尿素混合加热处理引入含氮的碱性官能团（Robert Pietrzak, Helena Wachoska, and Piotr Noicki, 从褐煤制备赋氮活性炭，能源与燃料，2006, 20, 1275-1280）或采用SO₂气体如“一种用于脱汞的介孔赋硫活性炭及其制备方法”（ZL200810197620.3）在高温下引入含硫官能团。以上所用各种表面功能化方法，都是基于对已有制品进行改性而实现表面功能化的。多功能化活性炭制备过程比较复杂，必须分两步进行：第一步是采用一种活化方法和含碳原料制备活性炭，第二步是采用一种改性方法和相应的改性剂，对所制的活性炭进行改性处理从而获得表面功能化活性炭。在很多情况下，由于污染体的复杂性，多种重金属可能同时存在，而不同重金属在活性炭上的吸附特性及其吸附稳定性与生物炭表面化学密切相关。因此，多功能化活性炭同时具备多种不同表面官能团更适用于多重污染体系。根据现有技术，获得多功能化活性炭的方法必须施用多次改性手段，因而生产过程环节多、操作复杂和生产成本高。

综上所述，目前采用的多功能化活性炭制备工艺，虽有其优点，但存在生产成本较高、产量低、反应条件难以掌控、操作工艺复杂，还易造成环境污染的问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种生产成本低、产量高、工艺简单、生产过程可控和环境友好的多功能化生物炭的制备方法，用该方法制备的多功能化生物炭对重金属吸附效果好和稳定性高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：将生物质在质量分数为1~15%的苛性碱溶液中浸渍1~50h，用水洗至中性，干燥，得到处理后的生物质；然后将处理后的生物质置于管式炉内于混合气氛条件下进行炭化，炭化温度为300~900℃，炭化时间为1~130h，制得多功能化生物炭。

所述生物质为稻杆、麦秆、木屑、木材、青草、市政有机废弃物、动物组织丢弃物中的一种；所述生物质中：炭的挥发性有机碳为30~60wt%，固定碳为10~40wt%，灰份为1~30wt%，水份为10~60wt%。

所述混合气氛是：氨气体积分率为1~80%，氧气体积分率为0~10%，二氧化硫体积分率为1~30%，氮气体积分率为1~80%；混合气氛的压强为0.15~0.3MPa。

所述苛性碱为KOH或为NaOH。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明以生物质为碳源，仅以质量分数为1~15%苛性碱溶液对生物质进行浸渍处理，在含氨、氧、氮和二氧化硫的混合气氛下进行控制热分解，制得多功能生物炭。生物质在热分解过程中，其天然赋存的微孔会进一步发展成中孔或大孔。即使对于木质纤维密实的植物，浸渍过程中所用少量的KOH溶液或NaOH溶液，如K⁺、Na⁺离子在OH^-的润滑作用下能轻易地进入木质纤维内部，在热分解时可起造孔作用，增大孔隙率。在炭化前将原料表面苛性碱洗去，不仅可以避免设备腐蚀，还能减少炭的烧蚀，提高生物炭产量。

本发明克服了苛性碱活化法以及模板法调控活性炭孔径分布的诸多缺点，所制备出的生物炭中孔率可达50%以上。特别是碱耗降低了85%~96%，反应器有效容积利用率增大至100%，洗涤酸耗和水耗减少了90%，由于介质基本无腐蚀性，设备可用普通钢材制造。故本发明不仅降低了原料消耗、操作成本和设备投资，且提高了过程可控性和消除了环境污染。

在表面功能化技术方案上，本发明从选择天然赋存C、O、N、S和P元素的生物质为碳源，在氨、氮、氧和二氧化硫混合气氛下进行控制热分解，使易挥发有机炭分解而去除，使O、N和S元素在生物炭中能选择性地保留下来，并同时赋予生物炭具有对热、化学和微生物更稳定的有机炭和多种表面官能团。这些官能团是重金属离子良好的配体，可与重金属形成配合物并使其稳定。在土壤修复的工程技术中，应用这种多功能生物炭吸附、固定重金属，不仅减小了植物对重金属的利用率，更能抵抗化学和微生物的矿化作用和具有长效性。

在控制热分解的方法上，本发明选择天然赋存C、O、N、S和H元素且毛细管结构丰富的生物质为碳源，在含氨、氮、氧和二氧化硫混合气氛下，使用比较温和的反应温度缓慢进行热分解，使生物质中大量易挥发有机炭分解而去除，残留下来的生物炭具有对热、化学和微生物更稳定的有机炭和多种表面官能团。本发明制备的多功能化生物炭用于吸附和固定重金属，主要能对重金属污染的水体、固态基质及土壤进行修复。其实，生物质很早就用做土壤改良的添加剂，能为土壤提供有机炭、改善土壤微团结构、维护土壤健康和增强肥效，然而最近调查表明，连续使用生物质的土壤由于易挥发有机碳的大量存在能有效刺激微生物的活跃发展，使得有机炭的矿化作用加快。因此令人担忧的是，由生物质固定的重金属可能因此而被重新释放。本发明将生物质进行控制热分解去除大量易挥发有机炭保留稳定的有机炭，使部分稳定的O、N、S等元素选择性地保留下来或同时赋予更多的数量。它们用于固定重金属对化学和微生物作用更具有稳定性和长效性，由实验结果可知多功能生物炭对溶液中Pb(Ⅱ)的吸附容量可达83mg/g，去除率最高可达100%。这与简单的从生物质制备生物炭并用于土壤修复的添加剂不同，本发明基于有机炭表面与重金属离子相界面作用原理，增强了对重金属的吸附稳定性和长效稳定性。

此外，由于“生物炭”如同土著文明“农艺技术 ”中所用“火粪”，还能改良贫脊的土壤，修复土壤微团结构，维护土壤健康，保持土壤水份和养份，增进肥效。还由于生物质合成过程是以CO₂为碳源，通过光合作用来完成，所以如果利用生物质制备生物炭大量用于风化土壤和污染土壤的修复工程，还能在“碳减排”方面有很大利用潜力。以生物质为原料制备多功能化生物炭，原料来源广泛，廉价易得，不仅减轻了对环境的污染，又能起到固碳储碳减轻碳排放作用。

由上述控制热分解方法所制备的多功能化生物炭，表面赋予N、O、S和P多种官能团同时拥有发达中孔结构。多功能化生物炭中N、O、S和P元素的质量分数依次为0.1~10.0%，5.0~30.0%，0.1~10.0%，0.1~5.0%；比表面积为1.5~800.0m²/g，中孔比表面积为2.0~500m²/g，孔容积为0.001~0.850ml/g，中孔容积为0.001~0.450ml/g，收率为30~60%；表面酸性含氧官能团为0~1.500mmol/g，表面碱性含氮官能团为0~1.200mmol/g，表面含硫官能团为0~5.000mmol/g。

因此，本发明具有生产成本低、产量高、工艺简单、生产过程可控和环境友好的特点，所制备的多功能化生物炭对重金属吸附效果好和稳定性高，能对重金属染污水体、固态基质和土壤进行修复。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制。

实施例 1

一种多功能化生物炭及其制备方法。将生物质在质量分数为1~5%的KOH溶液中浸渍20~30h，用水洗至中性，干燥，得到处理后的生物质；然后将处理后的生物质置于管式炉内于混合气氛条件下进行炭化，炭化温度为650~750℃，炭化时间为1~5h，制得多功能化生物炭。

本实施例所述的生物质为稻杆。其中：炭的挥发性有机碳为30~40wt%；固定碳为10~20wt%；灰份为20~30wt%；水份为10~30wt%。

本实施例所述混合气氛是：氨气体积分率为10~30%，二氧化硫体积分率为1~5%，氮气体积分率为50~70%；混合气氛的压强为0.15~0.3MPa。

本实施例制备的多功能化生物炭：其中的N、O、S和P元素的质量分数依次为0.5~3.0%、5.0~10.0%、0.1~5.0%和0.1~2.0%；比表面积为1.5~200.0m²/g，中孔比表面积为2.0~100m²/g，孔容积为0.001~0.350ml/g，中孔容积为0.001~0.250ml/g，收率为30~50%；表面酸性含氧官能团为0~1.000mmol/g，表面碱性含氮官能团为0~0.900mmol/g，表面含硫官能团为0~1.000mmol/g。

实施例 2

一种多功能化生物炭及其制备方法。将生物质在质量分数为5~10%的NaOH溶液中浸渍40~50h，用水洗至中性，干燥，得到处理后的生物质；然后将处理后的生物质置于管式炉内于混合气氛条件下进行炭化，炭化温度为750~850℃，炭化时间为5~10h，制得多功能化生物炭。

本实施例所述的生物质为麦杆。其中：炭的挥发性有机碳为40~60wt%；固定碳为10~30wt%；灰份为10~20wt%；水份为20~30wt%。

本实施例所述混合气氛是：氨气体积分率为30~50%，氧气体积分率为1~5%，二氧化硫体积分率为1~5%，氮气体积分率为40~60%；混合气氛的压强为0.15~0.3MPa。

本实施例制备的多功能化生物炭：其中的N、O、S和P元素的质量分数依次为1.0~5.0%、5.0~15.0%、0.1~5.0%和0.1~2.0%；比表面积为1.5~400m²/g，中孔比表面积为2.0~300m²/g，孔容积为0.001~0.550ml/g，中孔容积为0.001~0.350ml/g，收率为30~40%；表面酸性含氧官能团为0~1.200mmol/g，表面碱性含氮官能团为0~1.200mmol/g，表面含硫官能团为0~3.000mmol/g。

实施例 3

一种多功能化生物炭及其制备方法。将生物质在质量分数为10~15%的KOH溶液中浸渍30~40h，用水洗至中性，干燥，得到处理后的生物质；然后将处理后的生物质置于管式炉内于混合气氛条件下进行炭化，炭化温度为300~500℃，炭化时间为10~20h，制得多功能化生物炭。

本实施例所述的生物质为青草。其中：炭的挥发性有机碳为30~50wt%；固定碳为10~30wt%；灰份为1~20wt%；水份为30~50wt%。

本实施例所述混合气氛是：氨气体积分率为20~40%，氧气体积分率为1~5%，二氧化硫体积分率为5~10%，氮气体积分率为40~60%；混合气氛的压强为0.15~0.3MPa。

本实施例制备的多功能化生物炭：其中的N、O、S和P元素的质量分数依次为0.1~5.0%、5.0~10.0%、1.0~5.0%和0.1~3.0%；比表面积为100~350.0m²/g，中孔比表面积为25.0~200m²/g，孔容积为0.001~0.550ml/g，中孔容积为0.001~0.250ml/g，收率为40~60%；表面酸性含氧官能团为0~1.000mmol/g，表面碱性含氮官能团为0~1.000mmol/g，表面含硫官能团为0~3.000mmol/g。

实施例 4

一种多功能化生物炭及其制备方法。将生物质在质量分数为5~10%的NaOH溶液中浸渍10~20h，用水洗至中性，干燥，得到处理后的生物质；然后将处理后的生物质置于管式炉内于混合气氛条件下进行炭化，炭化温度为700~900℃，炭化时间为100~130h，制得多功能化生物炭。

本实施例所述的生物质为木屑。其中：炭的挥发性有机碳为30~50wt%；固定碳为20~40wt%；灰份为10~20wt%；水份为20~40wt%。

本实施例所述混合气氛是：氨气体积分率为1~10%，氧气体积分率为5~10%，二氧化硫体积分率为10~20%，氮气体积分率为60~80%；混合气氛的压强为0.15~0.3MPa。

本实施例制备的多功能化生物炭：其中的N、O、S和P元素的质量分数依次为0.1~3.0%、10.0~30.0%、1.0~8.0%和0.1~5.0%；比表面积为300~700.0m²/g，中孔比表面积为100~500m²/g，孔容积为0.100~0.750ml/g，中孔容积为0.010~0.450ml/g，收率为30~40%；表面酸性含氧官能团为0~1.500mmol/g，表面碱性含氮官能团为0~1.000mmol/g，表面含硫官能团为0~5.000mmol/g。

实施例 5

一种多功能化生物炭及其制备方法。将生物质在质量分数为5~10%的KOH溶液中浸渍15~25h，用水洗至中性，干燥，得到处理后的生物质；然后将处理后的生物质置于管式炉内于混合气氛条件下进行炭化，炭化温度为600~800℃，炭化时间为50~100h，制得多功能化生物炭。

本实施例所述的生物质为木材。其中：炭的挥发性有机碳为30~60wt%；固定碳为20~40wt%；灰份为10~20wt%；水份为20~40wt%。

本实施例所述混合气氛是：氨气体积分率为30~50%，氧气体积分率为1~5%，二氧化硫体积分率为1~10%，氮气体积分率为40~60%；混合气氛的压强为0.15~0.3MPa。

本实施例制备的多功能化生物炭：其中的N、O、S和P元素的质量分数依次为1.0~10.0%、5.0~10.0%、0.1~5.0%和0.1~3.0%；比表面积为300~800.0m²/g，中孔比表面积为100~500m²/g，孔容积为0.01~0.850ml/g，中孔容积为0.010~0.450ml/g，收率为30~40%；表面酸性含氧官能团为0~1.500mmol/g，表面碱性含氮官能团为0~1.000mmol/g，表面含硫官能团为0~3.000mmol/g。

实施例 6

一种多功能化生物炭及其制备方法。将生物质在质量分数为1~10%的NaOH溶液中浸渍1~10h，用水洗至中性，干燥，得到处理后的生物质；然后将处理后的生物质置于管式炉内于混合气氛条件下进行炭化，炭化温度为500~700℃，炭化时间为1~3h，制得多功能化生物炭。

本实施例所述的生物质为果皮。其中：炭的挥发性有机碳为30~40wt%；固定碳为10~30wt%；灰份为1~10wt%；水份为40~60wt%。

本实施例所述混合气氛是：氨气体积分率为60~80%，氧气体积分率为5~10%，二氧化硫体积分率为1~5%，氮气体积分率为1~20%；混合气氛的压强为0.15~0.3MPa。

本实施例制备的多功能化生物炭：其中的N、O、S和P元素的质量分数依次为1.0~10.0%、5.0~30.0%、0.1~5.0%和0.1~3.0%；比表面积为1.5~200.0m²/g，中孔比表面积为2.0~100m²/g，孔容积为0.001~0.350ml/g，中孔容积为0.001~0.150ml/g，收率为30~50%；表面酸性含氧官能团为0~1.000mmol/g，表面碱性含氮官能团为0~1.200mmol/g，表面含硫官能团为0~3.000mmol/g。

实施例 7

一种多功能化生物炭及其制备方法。将生物质在质量分数为5~10%的KOH溶液中浸渍40~50h，用水洗至中性，干燥，得到处理后的生物质；然后将处理后的生物质置于管式炉内于混合气氛条件下进行炭化，炭化温度为700~900℃，炭化时间为20~50h，制得多功能化生物炭。

本实施例所述的生物质为动物组织丢弃物，其中：炭的挥发性有机碳为30~50wt%；固定碳为30~40wt%；灰份为10~20wt%；水份为10~30wt%。

本实施例所述混合气氛是：氨气体积分率为40~60%，氧气体积分率为1~5%，二氧化硫体积分率为20~30%，氮气体积分率为20~40%；混合气氛的压强为0.15~0.3MPa。

本实施例制备的多功能化生物炭：其中的N、O、S和P元素的质量分数依次为1.0~10.0%、5.0~10.0%、1.0~10.0%和0.1~5.0%；比表面积为300~800.0m²/g，中孔比表面积为100~500m²/g，孔容积为0.100~0.850ml/g，中孔容积为0.010~0.450ml/g，收率为30~50%；表面酸性含氧官能团为0~1.000mmol/g，表面碱性含氮官能团为0~1.200mmol/g，表面含硫官能团为0~5.000mmol/g。

本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：

本具体实施方式以生物质为碳源，仅以质量分数为1~15%苛性碱溶液对生物质进行浸渍处理，在含氨、氧、氮和二氧化硫的混合气氛下进行控制热分解，制得多功能生物炭。生物质在热分解过程中，其天然赋存的微孔会进一步发展成中孔或大孔。即使对于木质纤维密实的植物，浸渍过程中所用少量的KOH溶液或NaOH溶液，如K⁺、Na⁺离子在OH^-的润滑作用下能轻易地进入木质纤维内部，在热分解时可起造孔作用，增大孔隙率。在炭化前将原料表面苛性碱洗去，不仅可以避免设备腐蚀，还能减少炭的烧蚀，提高生物炭产量。

本具体实施方式克服了苛性碱活化法以及模板法调控活性炭孔径分布的诸多缺点，所制备出的生物炭中孔率可达50%以上。特别是碱耗降低了85%~96%，反应器有效容积利用率增大至100%，洗涤酸耗和水耗减少了90%，由于介质基本无腐蚀性，设备可用普通钢材制造。故本具体实施方式不仅降低了原料消耗、操作成本和设备投资，且提高了过程可控性和消除了环境污染。

在表面功能化技术方案上，本具体实施方式从选择天然赋存C、O、N、S和P元素的生物质为碳源，在氨、氮、氧和二氧化硫混合气氛下进行控制热分解，使易挥发有机炭分解而去除，使O、N和S元素在生物炭中能选择性地保留下来，并同时赋予生物炭具有对热、化学和微生物更稳定的有机炭和多种表面官能团。这些官能团是重金属离子良好的配体，可与重金属形成配合物并使其稳定。在土壤修复的工程技术中，应用这种多功能生物炭吸附、固定重金属，不仅减小了植物对重金属的利用率，更能抵抗化学和微生物的矿化作用和具有长效性。

在控制热分解的方法上，本具体实施方式选择天然赋存C、O、N、S和H元素且毛细管结构丰富的生物质为碳源，在含氨、氮、氧和二氧化硫混合气氛下，使用比较温和的反应温度缓慢进行热分解，使生物质中大量易挥发有机炭分解而去除，残留下来的生物炭具有对热、化学和微生物更稳定的有机炭和多种表面官能团。本具体实施方式制备的多功能化生物炭用于吸附和固定重金属，主要能对重金属污染的水体、固态基质及土壤进行修复。其实，生物质很早就用做土壤改良的添加剂，能为土壤提供有机炭、改善土壤微团结构、维护土壤健康和增强肥效，然而最近调查表明，连续使用生物质的土壤由于易挥发有机碳的大量存在能有效刺激微生物的活跃发展，使得有机炭的矿化作用加快。因此令人担忧的是，由生物质固定的重金属可能因此而被重新释放。本具体实施方式将生物质进行控制热分解去除大量易挥发有机炭保留稳定的有机炭，使部分稳定的O、N、S等元素选择性地保留下来或同时赋予更多的数量。它们用于固定重金属对化学和微生物作用更具有稳定性和长效性，由实验结果可知多功能生物炭对溶液中Pb(Ⅱ)的吸附容量可达83mg/g，去除率最高可达100%。这与简单的从生物质制备生物炭并用于土壤修复的添加剂不同，本具体实施方式是基于有机炭表面与重金属离子相界面作用原理，增强了对重金属的吸附稳定性和长效稳定性。

因此，本具体实施方式具有生产成本低、产量高、工艺简单、生产过程可控和环境友好的特点，所制备的多功能化生物炭对重金属吸附效果好和稳定性高，能对重金属染污水体、固态基质和土壤进行修复。

Claims

1.一种多功能化生物炭的制备方法，其特征在于将生物质在质量分数为1～15％的苛性碱溶液中浸渍1～50h，用水洗至中性，干燥，得到处理后的生物质；然后将处理后的生物质置于管式炉内于混合气氛条件下进行炭化，炭化温度为300～900℃，炭化时间为1～130h，制得多功能化生物炭；

所述生物质为稻杆、麦秆、木屑、木材、青草、果皮、动物组织丢弃物中的一种；所述生物质中：炭的挥发性有机碳为30～60wt％，固定碳为10～40wt％，灰份为1～30wt％，水份为10～60wt％；

所述混合气氛是：氨气体积分率为1～80％，氧气体积分率为0～10％，二氧化硫体积分率为1～30％，氮气体积分率为1～90％；混合气氛的压强为0.15～0.3MPa；

所述苛性碱为KOH或为NaOH。