CN106915920A - 一种生物炭水培基质、生产方法及其应用 - Google Patents

一种生物炭水培基质、生产方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物炭水培基质、生产方法及其应用，利用浮床培养植物的方法，把生物炭水培基质的下部1/3‑1/2浸入污染水体中，而剩余的上部高出水体，利用生物炭的毛细孔吸力使上部始终保持一定的水分含量，再在上部基质材料中种植植物。采用该种种植基质和方法，能在氨氮浓度高达200‑300mg.kg‑1的猪场废水中能种多种花卉园艺植物，且长势良好。这一水体培养方式的提出，将极大地提高污染水体植物种植类型的选择，拓展污染水体处理的技术途径和经济效益。

Description

一种生物炭水培基质、生产方法及其应用
技术领域
本发明涉及现代农林业生产技术领域，尤其是一种生物炭水培基质的生产方法及其应用。
背景技术
水体富营养化是指湖泊、河流、水库等水体中氮磷等植物营养物质含量过多所引起的整个水体生态平衡改变一种污染现象，它已成为我国水环境污染、水体生态功能退化的最主要原因之一。水体富营养化的根本原因是营养物质的增加，主要是氮、磷及其它养分元素的输入。采用湿地、水面种植等技术，通过微生物、植物等对水中污染物质进行转移、转化及吸收等作用，把污染元素吸收到生物体中，达到净化水体和资源高效利用的目的。这种方法具有工程简单、耗能低、运行成本低等优点，已成为治理水体氮污染的主要发展方向。但由于植物耐污染性和耐水性的限制，适用于这一方法的植物选择范围很小，极大经济价值较高的花卉园艺植物，由于受污染养分和水的胁迫，不适合这种方法培育，一些水生植物凤眼莲、水花生、狐尾藻等虽然能在含氮较高的水体中(50-300mg/kg-1)的大量繁殖，但这些植物利用途径少，且大量的长期堆放还能引起新的二次固体污染(马永飞等，2017)。因此，改进现有污染水体的栽培方法，提高植物耐污染水体的胁迫能力，同时，栽种一些经济价值较高的园艺植物，提高污染水体资源综合利用的经济价值，已成为水体污染植物修复中亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物炭水培基质、生产方法及其应用，采用该种生物炭水培基质和方法，能在氨氮浓度高达200-300mg.kg-1的猪场废水中能种植吊兰、六月雪、络石、栀子等多种花卉园艺植物，且长势良好。这一水体培养方式的提出，将极大地提高污染水体植物种植类型的选择，拓展污染水体处理的技术途径和经济效益。
本发明的技术方案是这样实现的：一种生物炭水培基质，所述材料及其质量份数如下：聚醚多元醇15-30份，异氰酸酯15-30份，交联剂1-2份，发泡剂20-30份,生物炭以干重计40-50份。
作为优选，所述聚醚多元醇为聚醚多元醇的混合物，至少包含一种端胺基聚醚，占聚醚多元醇总量的5-14％，该端胺基聚醚分子量在1200-4000之间，官能团为2-4之间，其余聚醚多元醇为聚醚三醇，它是通过丙三醇与环氧乙烷和环氧丙烷与共聚反应生成，聚醚三醇中聚合的环氧乙烷与环氧丙烷的比例在1:4之间。
作为优选，所述生物炭为在500-800℃温度下缺氧条件下裂解3-5小时得到的生物炭，粒径小于1mm。
作为优选，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯65/35。
作为优选，所述交联剂为三羟甲基丙烷与季戊四醇的混合物，混合物中三羟甲基丙烷与季戊四醇的含量都应大于20％。
作为优选，所述发泡剂为去离子水。
本发明还提供另一种技术方案：一种生物炭水培基质的生产方法，按上述质量分数比例，先将生物炭、发泡剂加入聚醚多元醇中，再将交联剂加入上述混合物中，搅拌均匀，在加入异氰酸酯，并继续搅拌10-15秒，在温度保持在20-35℃条件下，将混合物倒入模具中，静止30分钟后脱模、切块，常温下干燥3天以上，得到生物炭水培基质。
本发明还提供另一种技术方案，一种生物炭水培基质的应用，利用浮床培养植物的方法，把生物炭水培基质的下部1/3-1/2浸入污染水体中，而剩余的上部高出水体，利用生物炭的毛细孔吸力使上部始终保持一定的水分含量，再在上部基质材料中种植植物。
本发明的优点如下：在制备过程中通过添加聚醚多元醇、生物炭、异氰酸酯联合发泡工艺，使其微孔和大孔的交联网状结构和强极吸水保水性能，它集微孔大表面、大孔通透性、亲水性及强吸附性于一体，具有良好的微生物亲和性、高负载量；采用该种生物炭水培基质和方法，能在氨氮浓度高达200-300mg.kg-1的猪场废水中能种植吊兰、六月雪、络石、栀子等多种花卉园艺植物，且长势良好。这一水体培养方式的提出，将极大地提高污染水体植物种植类型的选择，拓展污染水体处理的技术途径和经济效益。
具体实施方式
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。
下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法：
一种生物炭水培基质，所述材料及其质量份数如下：聚醚多元醇15-30份，异氰酸酯15-30份，交联剂1-2份，发泡剂20-30份,生物炭以干重计40-50份。
所述聚醚多元醇为聚醚多元醇的混合物，至少包含一种端胺基聚醚，占聚醚多元醇总量的5-14％，该端胺基聚醚分子量在1200-4000之间，官能团为2-4之间，其余聚醚多元醇为聚醚三醇，它是通过丙三醇与环氧乙烷和环氧丙烷与共聚反应生成，聚醚三醇中聚合的环氧乙烷与环氧丙烷的比例在1:4之间。
所述生物炭为在500-800℃温度下缺氧条件下裂解3-5小时得到的生物炭，粒径小于1mm。
所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯65/35。
所述交联剂为三羟甲基丙烷与季戊四醇的混合物，混合物中三羟甲基丙烷与季戊四醇的含量都应大于20％。
所述发泡剂为去离子水。
上述生物炭水培基质的生产方法，按上述质量分数比例，先将生物炭、发泡剂加入聚醚多元醇中，再将交联剂加入上述混合物中，搅拌均匀，在加入异氰酸酯，并继续搅拌10-15秒，在温度保持在20-35℃条件下，将混合物倒入模具中，静止30分钟后脱模、切块，常温下干燥3天以上，得到生物炭水培基质。
一种生物炭水培基质的应用，利用浮床培养植物的方法，把生物炭水培基质的下部1/3-1/2浸入污染水体中，而剩余的上部高出水体，利用生物炭的毛细孔吸力使上部始终保持一定的水分含量，再在上部基质材料中种植植物。
在制备过程中通过添加聚醚多元醇、生物炭、异氰酸酯联合发泡工艺，使其微孔和大孔的交联网状结构和强极吸水保水性能，它集微孔大表面、大孔通透性、亲水性及强吸附性于一体，具有良好的微生物亲和性、高负载量；采用该种生物炭水培基质和方法，能在氨氮浓度高达200-300mg.kg-1的猪场废水中能种植吊兰、六月雪、络石、栀子等多种花卉园艺植物，且长势良好。这一水体培养方式的提出，将极大地提高污染水体植物种植类型的选择，拓展污染水体处理的技术途径和经济效益。

Claims (8)

1.一种生物炭水培基质，其特征在于，所述材料及其质量份数如下：聚醚多元醇15-30份，异氰酸酯15-30份，交联剂1-2份，发泡剂20-30份,生物炭以干重计40-50份。
2.根据权利要求1所述的一种生物炭水培基质，其特征在于：所述聚醚多元醇为聚醚多元醇的混合物，至少包含一种端胺基聚醚，占聚醚多元醇总量的5-14％，该端胺基聚醚分子量在1200-4000之间，官能团为2-4之间，其余聚醚多元醇为聚醚三醇，它是通过丙三醇与环氧乙烷和环氧丙烷与共聚反应生成，聚醚三醇中聚合的环氧乙烷与环氧丙烷的比例在1:4之间。
3.根据权利要求1所述的一种生物炭水培基质的生产方法，其特征在于：所述生物炭为在500-800℃温度下缺氧条件下裂解3-5小时得到的生物炭，粒径小于1mm。
4.根据权利要求1所述的一种生物炭水培基质，其特征在于：所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯65/35。
5.根据权利要求1所述的生物炭水培基质，其特征在于：所述交联剂为三羟甲基丙烷与季戊四醇的混合物，混合物中三羟甲基丙烷与季戊四醇的含量都应大于20％。
6.根据权利要求1所述的生物炭水培基质，其特征在于：所述发泡剂为去离子水。
7.一种权利要求1-6所述的生物炭水培基质的生产方法，其特征在于：生产步骤如下：按权利要求1所述重量比例，先将生物炭、发泡剂加入聚醚多元醇中，再将交联剂加入上述混合物中，搅拌均匀，在加入异氰酸酯，并继续搅拌10-15秒，在温度保持在20-35℃条件下，将混合物倒入模具中，静止30分钟后脱模、切块，常温下干燥3天以上，得到生物炭水培基质。
8.一种权利要求1-7所述的生物炭水培基质的应用，其特征在于，利用浮床培养植物的方法，把生物炭水培基质的下部1/3-1/2浸入污染水体中，而剩余的上部高出水体，利用生物炭的毛细孔吸力使上部始终保持一定的水分含量，再在上部基质材料中种植植物。
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