CN107805086A - 富铁生物炭及制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了富铁生物炭及制备方法及应用，制备方法为：1)将牦牛粪除杂，烘干，粉碎，过筛；2)和催化剂FeCl3粉末混合，在氮气气氛下，恒温热解，在氮气下冷却至室温，研磨，过筛，得到碳化粉末；3)将碳化粉末依次用盐酸水溶液清洗和无水乙醇清洗，再用水清洗至中性；烘干，即得富铁生物炭。本发明原料来源广，减少直接焚烧和弃置对环境的危害，实现了废物的资源化利用，牦牛粪富含植物所需的多种微量元素，其较传统养殖动物粪便有害重金属含量低，中性，适合于农业土地使用。本发明利用牦牛粪制得生物炭缓控释材料，与肥料混合所制得的缓控释肥料，既能够固持养分，达到缓控释的效果，适用于有效铁缺乏的农田区域。

Description

富铁生物炭及制备方法及应用
技术领域
本发明属于生物质资源化利用领域，具体涉及一种利用牦牛粪制作的一种富铁生物炭及制备方法及应用。
背景技术
我国人口众多，人均耕地面积低于世界平均水平，保证粮食安全是我们始终面临的问题。普通化学肥料的大量施用，在提高粮食产量的同时也带来了农田面源污染。过量施用的化肥，造成氮磷等元素的大量流失，带来水体富营养化，土壤板结等问题。缓控释肥的施用能够提高肥料的利用效率，减少环境污染。
根据中国京津冀地区土壤养分调查数据显示，华北地区缺铁土壤面积达30％。土壤有效铁含量缺乏可导致作物黄化，叶片脱落等。针对不同地区的土壤理化特性，研发低成本，环境友好的缓控释肥料成为肥料发展的主要方向。
传统的缓控释肥料主要分为包膜肥料和非包膜肥料两种。包膜肥料指在肥料颗粒表面上包附有机或无机包膜材料，来控制养分的释放速率。非包膜肥料指在肥料中添加养分抑制剂或阻溶剂等物质来减缓肥料的释放速度。目前农业应用的缓控释肥料的种类主要为包膜控释肥料，其存在生产工艺复杂，价格高以及包膜材料不易降解等缺点。因此研究低成本，环境友好型的新型缓控释材料是关键。
我国高原地区每年有大量的牦牛粪，其不仅富含植物所需的氮、磷、钾等大量元素，同时还含有丰富的植物所需的微量元素，如铁、锌等。但每年因处置不当造成了严重的环境污染与资源浪费。
生物质慢速热解是指在基本无氧气的环境下，通过长时间的热化学转化，将生物质转化为生物炭、液体和气体产物的过程，该技术广泛应用于生物质炭制备行业。通过慢速热解技术将牦牛粪转化为生物炭材料，其不仅具有传统生物炭所具备的相关特性，如比表面积大，疏松多孔，表面负电荷等特性，具有很好的吸附性能等特点，还富含植物生长所需氮磷钾等养分，尤其适合作为控释肥的缓控释材料。同时该生物炭材料中还富含植物生长所必须的多种微量元素，能够补充作物生长所需的微量元素，达到增产增收的效果。目前的相关研究仅停留在将牛粪制备的生物炭材料作为土壤改良剂及土壤修复的层次；针对氮磷钾等大量元素的控释肥专利已有很多报道。但针对农田土壤的养分状况，制作富含微量元素的缓控释材料的相关专利尚未发现。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用中国西藏地区典型生物质原料牦牛粪制备的富铁生物炭。
本发明的第二个目的是提供富铁生物炭的制备方法。
本发明的第三个目的是提供富铁生物炭的应用。
本发明的技术方案概述如下：
.一种富铁生物炭的制备方法，包括以下步骤：
1)将牦牛粪清除杂质，在100-110℃烘10-20h，粉碎，过20-100目筛；
2)将过筛后的牦牛粪和催化剂FeCl3粉末混合，于管式炉内，在氮气80-120mL/min的气氛下，升温至400-1000℃，恒温热解1-2小时，再在50-100ml/min的氮气下冷却至室温，研磨，过50-150目筛，得到碳化粉末；
3)按质量比为1:(5-15):(5-15)的比例，将碳化粉末依次用0.5-1mol/L的盐酸水溶液清洗和无水乙醇清洗，再用水清洗至中性；烘干，即得富铁生物炭。
优选地，步骤1)为：将牦牛粪清除杂质，在105℃烘12h，粉碎，过40-80目筛。
步骤2)为：将过筛后的牦牛粪和催化剂FeCl3粉末混合，于管式炉内，在氮气80-120mL/min的气氛下，升温至400-800℃，恒温热解1.5小时，再在50-100ml/min的氮气下冷却至室温，研磨，过80-120目筛，得到碳化粉末。
过筛后的牦牛粪和催化剂FeCl3粉末的质量比为10:0.5-1。
步骤3)为：将碳化粉末依次用0.7-1mol/L的盐酸水溶液清洗和无水乙醇清洗，再用水清洗至中性；110℃烘12h，即得富铁生物炭。
上述方法制备的富铁生物炭。
上述一种富铁生物炭制备缓控释化肥的应用。
本发明的优点：
1)原料来源广，减少直接焚烧和弃置对环境的危害，实现了废物的资源化利用，具有较好的经济效益和生态效益。
2)牦牛粪富含植物所需的多种微量元素，其较传统养殖动物粪便有害重金属含量低，经测试表明，牦牛粪制备的富铁生物炭缓控释材料，其重金属As,Cd,Pb,Mn,Cr,Cu含量均低于国家有机-无机复混肥料标准(GB 18877-2009)。
3)本发明制备的富铁生物炭呈中性，适合于农业土地使用。
4)本发明利用牦牛粪制得的生物炭缓控释材料，与肥料混合所制得的缓控释肥料，既能够固持养分，达到缓控释的效果，其本身富含的铁元素，又能够满足作物生长发育的需求，尤其适用于京津冀地区大面积有效铁缺乏的农田区域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种富铁生物炭的制备方法，包括以下步骤：
1)将牦牛粪清除杂质，在105℃烘12h，粉碎，过40目筛；
2)将过筛后的牦牛粪和催化剂FeCl3粉末按质量比为10:0.5的比例混合，于管式炉内，在氮气80ml/min的气氛下，以5℃/min的速率升至400℃，恒温热解1.5小时，再在50ml/min的氮气下冷却至室温，研磨，过80目筛，得到碳化粉末；
3)按质量比为1:5:5的比例，将碳化粉末依次用1mol/L的盐酸水溶液清洗和无水乙醇清洗，再用水清洗至中性；110℃烘12h，即得富铁生物炭，其中Fe含量为120mg/kg，产率为48％。
实施例2
一种富铁生物炭的制备方法，包括以下步骤：
1)将牦牛粪清除杂质，在100℃烘20h，粉碎，过100目筛；
2)将过筛后的牦牛粪和催化剂FeCl3粉末按质量比为10:0.7的比例混合，于管式炉内，在氮气120ml/min的气氛下，以5℃/min的速率升至800℃，恒温热解1小时，再在50ml/min的氮气下冷却至室温，研磨，过150目筛，得到碳化粉末；
3)按质量比为1:10:10的比例，将碳化粉末依次用0.5mol/L的盐酸水溶液清洗和无水乙醇清洗，再用水清洗至中性；110℃烘12h，即得富铁生物炭，其中Fe含量为140mg/kg，产率为48％。
实施例3
一种富铁生物炭的制备方法，包括以下步骤：
1)将牦牛粪清除杂质，在110℃烘10h，粉碎，过20目筛；
2)将过筛后的牦牛粪和催化剂FeCl3粉末按质量比为10:1的比例混合，于管式炉内，在氮气100ml/min的气氛下，以5℃/min的速率升至600℃，恒温热解2小时，再在50ml/min的氮气下冷却至室温，研磨，过50目筛，得到碳化粉末；
3)按质量比为1:15:15的比例，将碳化粉末依次用0.7mol/L的盐酸水溶液清洗和无水乙醇清洗，再用水清洗至中性；110℃烘干12h，即得富铁生物炭，其中Fe含量为160mg/kg，产率为50％。
实施例4
一种富铁生物炭的制备方法，包括以下步骤：
1)将牦牛粪清除杂质，在110℃烘12h，粉碎，过80目筛；
2)将过筛后的牦牛粪和催化剂FeCl3粉末按质量比为10:0.7的比例混合，于管式炉内，在氮气100ml/min的气氛下，以5℃/min的速率升至1000℃，恒温热解1小时，再在100ml/min的氮气下冷却至室温，研磨，过120目筛，得到碳化粉末；
3)按质量比为1:5:5的比例，将碳化粉末依次用0.5mol/L的盐酸水溶液清洗和无水乙醇清洗，再用水清洗至中性；110℃烘12h，即得富铁生物炭，其中Fe含量为135mg/kg，产率为56.5％。
本发明的一种富铁生物炭，可以做为缓控释材料，再与不同比例的肥料、肥料耦合剂等复合共混或造粒，可得到系列新型高效控释化肥，其生产成本低，工艺简单。
经试验，本发明的富铁生物炭实施例1-4制备，总养分依次为34.8％、38.2％、31.4％、32.6％(中浓度)和49.5％、51.6％、48.9％、47.6％(高浓度)，单一养分含量都不低于7.0％。在25℃静水中浸泡24小时初期氮磷等大量元素养分的释放率都小于15.0％，微量元素Fe的释放率都小于5.0％，28d累积养分释放率都小于75.0％，养分释放期内累积释放率都大于95％,养分Fe累积释放率分别为18.1％、17.2％、19.8％、20.0％。肥料养分有效利用率提高35％以上，有效铁的释放速率与植物的养分需求特性吻合，满足作物生长需要。本材料制作的缓控释化肥，大幅度降低制作成本，提高化肥的利用率，减少化肥过量施用带来的环境污染。技术及经济指标均优于缓释肥料国家标准GB-T23348-2009。

Claims (7)

1.一种富铁生物炭的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将牦牛粪清除杂质，在100-110℃烘10-20h，粉碎，过20-100目筛；
2)将过筛后的牦牛粪和催化剂FeCl3粉末混合，于管式炉内，在氮气80-120mL/min的气氛下，升温至400-1000℃，恒温热解1-2小时，再在50-100ml/min的氮气下冷却至室温，研磨，过50-150目筛，得到碳化粉末；
3)将碳化粉末依次用0.5-1mol/L的盐酸水溶液清洗和无水乙醇清洗，再用水清洗至中性；烘干，即得富铁生物炭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤1)为：将牦牛粪清除杂质，在105℃烘12h，粉碎，过40-80目筛。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤2)为：将过筛后的牦牛粪和催化剂FeCl3粉末混合，于管式炉内，在氮气80-120mL/min的气氛下，升温至400-800℃，恒温热解1.5小时，再在50-100ml/min的氮气下冷却至室温，研磨，过80-120目筛，得到碳化粉末。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征是所述过筛后的牦牛粪和催化剂FeCl3粉末的质量比为10:0.5-1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤3)为：将碳化粉末依次用0.7-1mol/L的盐酸水溶液清洗和无水乙醇清洗，再用水清洗至中性；110℃烘12h，即得富铁生物炭。
6.权利要求1-5之一的方法制备的富铁生物炭。
7.权利要求6的一种富铁生物炭制备缓控释化肥的应用。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109179409A (zh) * 2018-09-25 2019-01-11 青海民族大学 一种制备血炭的方法
CN110102260A (zh) * 2019-05-20 2019-08-09 广东工业大学 一种铁锰氧化物-生物炭复合材料及其制备方法与应用
CN110681350A (zh) * 2019-09-19 2020-01-14 天津大学 一种磷酸改性浒苔生物炭的制备方法及其去除重金属镉的应用
CN111924823A (zh) * 2020-07-30 2020-11-13 盐城工学院 一种基于鸟粪的电极材料的制备
CN112409094A (zh) * 2020-11-27 2021-02-26 重庆大学 一种人粪水热炭基包膜尿素肥及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102602913A (zh) * 2012-03-23 2012-07-25 上海大学 生物炭的制备方法
CN105367326A (zh) * 2015-10-30 2016-03-02 马鞍山市心洲葡萄专业合作社 一种疏松土壤的修复肥料
CN106423051A (zh) * 2016-07-29 2017-02-22 辽宁石油化工大学 一种磁性活化水热生物炭微球的制备方法与应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102602913A (zh) * 2012-03-23 2012-07-25 上海大学 生物炭的制备方法
CN105367326A (zh) * 2015-10-30 2016-03-02 马鞍山市心洲葡萄专业合作社 一种疏松土壤的修复肥料
CN106423051A (zh) * 2016-07-29 2017-02-22 辽宁石油化工大学 一种磁性活化水热生物炭微球的制备方法与应用

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109179409A (zh) * 2018-09-25 2019-01-11 青海民族大学 一种制备血炭的方法
CN110102260A (zh) * 2019-05-20 2019-08-09 广东工业大学 一种铁锰氧化物-生物炭复合材料及其制备方法与应用
CN110681350A (zh) * 2019-09-19 2020-01-14 天津大学 一种磷酸改性浒苔生物炭的制备方法及其去除重金属镉的应用
CN111924823A (zh) * 2020-07-30 2020-11-13 盐城工学院 一种基于鸟粪的电极材料的制备
CN112409094A (zh) * 2020-11-27 2021-02-26 重庆大学 一种人粪水热炭基包膜尿素肥及其制备方法
CN112409094B (zh) * 2020-11-27 2022-04-15 重庆大学 一种人粪水热炭基包膜尿素肥及其制备方法

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