CN105622267A - 新型生物炭材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型生物炭材料的制备方法，所述新型生物炭材料的制备方法包括以下步骤：(A1)将秸秆、市政污泥和粪便送搅拌器内搅拌；(A2)搅拌后的混合物干化；(A3)干化后的混合物送炭化炉内碳化。本发明具有净化效果好、变废为宝等优点。

Description

新型生物炭材料的制备方法
技术领域
本发明涉及炭材料制备，特别涉及新型生物炭材料的制备方法。
背景技术
雨水花园是自然形成的或人工挖掘的浅凹绿地，被用于汇聚并吸收来自屋顶或地面的雨水，通过植物、沙土的综合作用使雨水得到净化，并使之逐渐渗入土壤，涵养地下水，或使之补给景观用水、厕所用水等城市用水。是一种生态可持续的雨洪控制与雨水利用设施。在实际构造中，雨水花园往往包括砾石层、砂层、种植土壤层、覆盖层及蓄水层。作用大致涵盖水量和水质两部分控制：水量上一部分是滞蓄，也就是保证一定的水力停留时间，减少城市排水压力，是一个“缓释剂”。水质的控制是最难实现的，由于雨水污染物众多，成分复杂，传统的去除方法机理和土壤去除污染物的机理相当，但土壤对于污染物的去除能力有限，特别是对于一些重金属或有机污染物的吸附能力较低，因而会引起含有污染物的水体透过土壤滤层、砂层进入到地下水，造成地下水污染。此外，由于在雨水花园上需要种植景观植物，植物的作用一方面可以吸收水体中的污染物，另一方面也可起到景观美化作用，但在植物养护方面需要喷施农药、化肥，随降雨的径流会进入到地下水，从而会加剧对地下水的污染。
因此，目前传统的雨水花园存在着以下不足：对雨水中含有的重金属、有机污染物的去除能力有限；雨水花园中的植物能有效吸收污染物质；还有，农药、化肥的施入又会带来新的污染源；再有，雨水花园在晴天时，由于土壤的保水能力较差，因而需要不定时的进行浇注，造成水资源的浪费。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种净化能力强、营养丰富、变废为宝的新型生物炭材料的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种新型生物炭材料的制备方法，所述新型生物炭材料的制备方法包括以下步骤：
(A1)将秸秆、市政污泥和粪便送搅拌器内搅拌；
(A2)搅拌后的混合物干化；
(A3)干化后的混合物送炭化炉内碳化。
根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，送入所述搅拌器内的秸秆、污泥和粪便的质量比为1-3:1-2:1。
根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，在步骤(A2)中，干化的环境为：
干化温度为120-150度，停留时间为3-5小时。
根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，在步骤(A3)中，碳化的温度呈阶梯式递增。
根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，所述阶梯式递增的具体方式为：
以ΔT1/min升温到T1，并停留时间t1；再以ΔT2/min升温到T2，再停留时间t2，ΔT1＞ΔT2。
根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，所述T1为200度，所述T2为550度。
根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，所述t1为0.5小时，所述t2为2小时。
根据上述的新型生物炭材料的制备方法，优选地，所述ΔT1为10度，所述ΔT2为5度。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.该生物炭材料中碳含量能维持在60％左右，由于碳结构具有较大的比表面积，对重金属或有机污染物的吸附能力非常强，是普通土壤吸附能力的400倍，能有效截留雨水中的污染物，且不易形成脱附现象，避免雨水中的污染物穿透土壤层进入到地下水，对地下水造成污染；
2.生物炭原材料中含有生活污泥，城市生活污泥中含有大量的营养元素，在碳化过程中得以保存下来，因而整体碳化后的生物炭成分中N、P等营养元素含量较高，并且营养元素富集在碳结构上，在整个植物生长过程中能够缓慢释放持续提供给植物养分，大大提高了养分的利用率，此外，被生物炭吸附固定的有机无机污染物也是植物的养分，做到了变废为宝，使生物炭在吸附过程中形成一个开放式的循环，大大延长了生物炭吸附饱和的时间；
同时，由于制备后的生物炭含有一定量的木醋液，能够大大抑制土壤中有害微生物对植物的危害，从而整体上大大减少了农药与化肥的施入，也间接避免了化肥农药随水流进入到周围湖泊，造成对水体的污染；
3.变废为宝，废弃物的资源化利用：此生物炭的原材料分别为秸秆、市政污泥以及动物粪便组成，这三种材料在一定程度上都是废弃物，特别是市政污泥，目前国家在污泥处置上面往往是以传统的填埋以及焚烧为主，不仅造成对环境的二次污染，而且也导致了“资源”的大量浪费，因此该发明很好的一定程度上解决了生物废弃物的出路问题，通过干馏碳化，不仅可以起到消减的作用，而且剩余物是很好的资源，在改良土壤结构、吸附固定环境中污染物等方面具有非常好的作用，能够真正实现从垃圾—资源的循环经济产业链。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例1的新型生物炭材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例：
图1示意性地给出了本发明实施例的新型生物炭材料的制备方法的流程图，如图1所示，所述新型生物炭材料的制备方法包括以下步骤：
(A1)将植物秸秆、市政污泥和动物粪便按照一定比例送搅拌器内搅拌，优选地，送入所述搅拌器内的秸秆、污泥和粪便的质量比为1-3:1-2:1；
(A2)搅拌后的混合物干化；干化的环境为：干化温度为120-150度，停留时间为3-5小时；
(A3)干化后的混合物送炭化炉内碳化，碳化的温度呈阶梯式递增：
以10度/min升温到200度，并保留0.5小时；再以5度/min升温到550度，再保留2小时，使得碳化的总时间为4小时。
上述方法制得的生物炭整体上碳含量维持在55％-65％左右，有机质含量维持在35-40％左右，营养元素维持在5％-10％左右，而且成型为颗粒状，避免了传统的秸秆炭质量轻，易于飘散到空中，引起大气污染的弊端。

Claims (9)

1.一种新型生物炭材料，所述生物炭材料为颗粒状，其中碳含量在55％-65％，有机质含量在35-40％，营养元素在5％-10％。
2.根据权利要求1所述的新型生物炭材料的制备方法，所述新型生物炭材料的制备方法包括以下步骤：
(A1)将秸秆、市政污泥和粪便送搅拌器内搅拌；
(A2)搅拌后的混合物干化；
(A3)干化后的混合物送炭化炉内碳化。
3.根据权利要求1所述的新型生物炭材料的制备方法，其特征在于：送入所述搅拌器内的秸秆、污泥和粪便的质量比为1-3:1-2:1。
4.根据权利要求1所述的新型生物炭材料的制备方法，其特征在于：在步骤(A2)中，干化的环境为：
干化温度为120-150度，停留时间为3-5小时。
5.根据权利要求1所述的新型生物炭材料的制备方法，其特征在于：在步骤(A3)中，碳化的温度呈阶梯式递增。
6.根据权利要求5所述的新型生物炭材料的制备方法，其特征在于：所述阶梯式递增的具体方式为：
以ΔT1/min升温到T1，并停留时间t1；再以ΔT2/min升温到T2，再停留时间t2，ΔT1＞ΔT2。
7.根据权利要求6所述的新型生物炭材料的制备方法，其特征在于：所述T1为150-200度，所述T2为500-650度。
8.根据权利要求6所述的新型生物炭材料的制备方法，其特征在于：所述t1为0.5小时，所述t2为2小时。
9.根据权利要求6所述的新型生物炭材料的制备方法，其特征在于：所述ΔT1为10度，所述ΔT2为5度。
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