CN111606755A - 一种新型复合竹沥竹碳素的制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型复合竹沥竹碳素的制备方法，以竹产业加工的废弃料为原材料，经高温干馏制备竹沥和生物竹碳粉，再与生熟竹粉、茶叶废渣粉和豆腐渣粉发酵素混合制备而成。本发明实现了对竹废弃料的充分利用，制备的复合竹沥竹碳素可以用于改良水土重金属污染、微塑料颗粒污染，及过度使用化肥农药造成的土壤板结、肥力下降、无机物毒素累积，提供农产品的品质。

Description

一种新型复合竹沥竹碳素的制备方法和应用
技术领域
本发明涉及竹沥加工技术领域，更具体地，涉及一种新型复合竹沥竹碳素的制备方法和应用。
背景技术
在农业生产中，我国的农药、化肥使用量很大，由此造成的农药残留、水土毒化、土壤板结和土壤盐碱化十分严重。大量废弃重金属，主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌、铜、镍等元素，在土壤中沉积引起土壤重金属污染。污染土壤的重金属主要来自农药、化肥、废水、污泥和大气沉降等。我国盐碱地为9913万公顷，严重的盐碱土壤地区植物几乎不能生存，尤以北方干旱地区更为严重。因此，盐碱土的改良和利用对我国来说是十分必要的。
竹沥为竹原料中的大分子在高温下发生键断裂，即发生热解、裂解，得到的有机混合物，现代研究表明竹沥中含天冬氨酸、蛋氨酸、丝氨酸、脯氨酸等多种氨基酸，还含水杨酸、微量元素、愈创木酚、紫丁香醇、去甲绵马酚和5-叔丁基焦酚等成分，有机质含量丰富。目前竹沥的提取主要是通过对竹茎进行加热火烤，原材料单一，对竹材的有效利用率较低；同时竹沥主要用于制药，尚未见竹沥用于土壤改良增效方面的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种新型复合竹沥竹碳素的制备方法，以竹产业加工的废弃料为原材料，经高温干馏制备竹沥和生物竹碳粉，再与生熟竹粉、茶叶废渣粉和豆腐渣粉发酵素混合，实现了对竹废弃料的充分利用。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法得到的新型复合竹沥竹碳素。
本发明还有一目的在于提供上述新型复合竹沥竹碳素在土壤改良增效方面的应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种新型复合竹沥竹碳素的制备方法，包括以下步骤：
S1.将生熟竹粉、茶叶废渣粉和豆腐渣粉分别进行发酵处理，得生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素；
S2.将竹废弃料放入干馏炉中，升温至100～200℃，收集竹废弃料中析出的竹沥；
S3.无竹沥析出后，升温至500～1000℃，对竹废弃料进行碳化，得生物竹碳粉；
S4.将竹沥、生物竹碳粉、生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素混合，得新型复合竹沥竹碳素。
本发明对竹废弃料进行超高温干馏、助燃自燃裂解，在干馏初期竹废弃原料首先脱水，随着温度升高，逐渐分解产生竹原料的低分子和高分子挥发物，流出，成为竹沥；在干馏后期温度进一步升高，随着水和有机物蒸气的析出，剩余物质受热缩合成胶体，析出的竹沥逐渐减少，胶体逐渐固化和碳化，得到生物竹碳粉。
进一步地，所述竹废弃料为竹尾竹头、竹枝、竹粉、竹节片和竹内层废料。
进一步地，步骤S1中所述发酵处理为添加发酵剂发酵或自然堆沤发酵，发酵时间为3～9天。
进一步地，所述发酵剂的添加量为0.5％，所述发酵剂为枯草芽孢杆菌。
进一步地，所述制备方法还包括对步骤S2中的竹沥进行发酵处理，得竹沥发酵素，所述发酵处理为添加发酵剂发酵，将竹沥发酵素与生物竹碳粉、生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素混合，得新型复合竹沥竹碳素。
进一步地，所述发酵剂的添加量为0.5％，所述发酵剂为枯草芽孢杆菌、保加利亚乳杆菌B1或保加利亚乳杆菌B4的任意一种，发酵时间为3～9天。
进一步地，，步骤S4中所述竹沥或竹沥发酵素、生物竹碳粉、生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素的质量百分比为：15～40％：45～80％：3～10％：1～2％：1～3％。
一种所述新型复合竹沥竹碳素的制备方法得到的新型复合竹沥竹碳素。
一种所述新型复合竹沥竹碳素在土壤改良增效方面的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明制备的复合竹沥竹碳素施入被污染的土壤后，利用生物竹碳的强吸附性，可以将土壤中的重金属离子有效固持，降低重金属的有效态含量，减少重金属对水土的污染，是生产优质无公害绿色农产品的首选；同时，能加快根际土壤有效养分的转化与储存，刺激作物根系对养分的吸收；并能防治多种土传病害，增强农作物抗倒伏、抗病害、耐寒、抗旱能力；保持效力时间长达6-12个月，应用效果明显。
本发明充分利用竹碳多孔隙、富含钾的特点，为竹沥素等营养物质提供载体和缓释空间，缓控释肥，提高了复合竹沥竹碳素有机营养物质的利用率和持久效用力，克服了速效化肥的非生态催长。生物竹碳粉由竹碳经活性化而制成，有着较大的孔隙度和比表面积，吸附力、抗氧化力和抗生物分解能力较强，可有效改善土壤结构和理化性质、增加土壤碳含量，能广泛应用于改良酸化土、沙化土、白浆土等低产土壤。
本发明中所用的竹沥素或竹沥发酵素呈弱酸性，有机质含量丰富，渗透性很强，大幅减少化肥和农药使用量或不用，从而减少化肥和农药的残留，提高农产品的品质。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
本实施例提供一种新型复合竹沥竹碳素的制备方法，包括以下步骤：
S1.将生熟竹粉、茶叶废渣粉和豆腐渣粉分别进行自然堆沤发酵，得生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素，发酵时间为9天；
S2.将竹尾竹头、竹枝、竹粉、竹节片和竹内层废料等竹废弃料放入干馏炉中，升温至180℃，收集竹废弃料中析出的竹沥；
S3.无竹沥析出后，升温至1000℃，对竹废弃料进行碳化，得生物竹碳粉；
S4.将竹沥、生物竹碳粉、生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素按质量百分比为：40％：45％：10％：2％：3％混合，得新型复合竹沥竹碳素。
实施例2
本实施例提供一种新型复合竹沥竹碳素的制备方法，包括以下步骤：
S1.向生熟竹粉、茶叶废渣粉和豆腐渣粉计入枯草芽孢杆菌分别进行发酵，得生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素，发酵时间为3天；
S2.将竹尾竹头、竹枝、竹粉、竹节片和竹内层废料等竹废弃料放入干馏炉中，升温至200℃，收集竹废弃料中析出的竹沥；
S3.无竹沥析出后，升温至800℃，对竹废弃料进行碳化，得生物竹碳粉；
S4.将竹沥、生物竹碳粉、生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素按质量百分比为：20％：75％：3％：1％：1％混合，得新型复合竹沥竹碳素。
实施例3
本实施例提供一种新型复合竹沥竹碳素的制备方法，包括以下步骤：
S1.将生熟竹粉、茶叶废渣粉和豆腐渣粉分别进行自然堆沤发酵，得生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素，发酵时间为6天；
S2.将竹尾竹头、竹枝、竹粉、竹节片和竹内层废料等竹废弃料放入干馏炉中，升温至150℃，收集竹废弃料中析出的竹沥，向竹沥中加入保加利亚乳杆菌B4进行发酵处理，发酵时间为9天，得竹沥发酵素；
S3.无竹沥析出后，升温至600℃，对竹废弃料进行碳化，得生物竹碳粉；
S4.将竹沥发酵素、生物竹碳粉、生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素按质量百分比为：15％：80％：3％：1％：1％混合，得新型复合竹沥竹碳素。
实施例4
本实施例提供一种新型复合竹沥竹碳素的制备方法，包括以下步骤：
S1.将生熟竹粉、茶叶废渣粉和豆腐渣粉分别进行自然堆沤发酵，得生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素；
S2.将竹尾竹头、竹枝、竹粉、竹节片和竹内层废料等竹废弃料放入干馏炉中，升温至150℃，收集竹废弃料中析出的竹沥，向竹沥中加入保加利亚乳杆菌B1进行发酵处理，发酵时间为5天，得竹沥发酵素；
S3.无竹沥析出后，升温至600℃，对竹废弃料进行碳化，得生物竹碳粉，生物竹碳粉进行活性化处理，加工成蜂窝活性碳；
S4.将竹沥发酵素、蜂窝活性碳、生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素按质量百分比为：15％：80％：3％：1％：1％混合，得新型复合竹沥竹碳素。
将盐碱土壤进行翻耕25cm，得到耕层；将盐碱土壤表面平整后，用水浇透；然后在浇水18天后，将盐碱土壤再次进行翻耕25cm，得到种植层。
应用例
选择紧邻的5亩盐碱土壤进行种植盐角草试验，其中4亩为实验组，在实验组1～4分别施用500千克实施例1～4制备的新型复合竹沥竹碳素进行土壤改良试验；1亩为对照组，对照组地块为空白，在其他条件一致的情况下，实验组土壤的盐碱化度降低，土壤总孔隙率和有机质含量明显上升。
pH值 EC值(盐分) 孔隙度(％) 有机质含量(％)
实验组1 5.94 1.07 89.54 24.95
实验组2 5.98 1.21 88.21 21.58
实验组3 5.85 1.29 86.76 22.37
实验组4 5.82 1.22 89.03 19.82
对照组 7.96 1.85 50.62 9.63
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型复合竹沥竹碳素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将生熟竹粉、茶叶废渣粉和豆腐渣粉分别进行发酵处理，得生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素；
S2.将竹废弃料放入干馏炉中，升温至100～200℃，收集竹废弃料中析出的竹沥；
S3.无竹沥析出后，升温至500～1000℃，对竹废弃料进行碳化，得生物竹碳粉；
S4.将竹沥、生物竹碳粉、生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素混合，得新型复合竹沥竹碳素。
2.根据权利要求1所述的新型符合竹沥竹碳素的制备方法，其特征在于，所述竹废弃料为竹尾竹头、竹枝、竹粉、竹节片和竹内层废料。
3.根据权利要求1所述的新型复合竹沥竹碳素的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述发酵处理为添加发酵剂发酵或自然堆沤发酵，发酵时间为3～9天。
4.根据权利要求3所述的新型符合竹沥竹碳素的制备方法，其特征在于，所述发酵剂的添加量为0.5％，所述发酵剂为枯草芽孢杆菌。
5.根据权利要求1所述的新型复合竹沥竹碳素的制备方法，其特征在于，还包括对步骤S2中的竹沥进行发酵处理，得竹沥发酵素，所述发酵处理为添加发酵剂发酵，使用竹沥发酵素与生物竹碳粉、生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素混合，得新型复合竹沥竹碳素。
6.根据权利要求5所述的新型复合竹沥竹碳素的制备方法，其特征在于，所述发酵剂的添加量为0.5％，所述发酵剂为枯草芽孢杆菌、保加利亚乳杆菌B1或保加利亚乳杆菌B4的任意一种，发酵时间为3～9天。
7.根据权利要求1或5所述的新型复合竹沥竹碳素的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述竹沥或竹沥发酵素、生物竹碳粉、生熟竹粉发酵素，茶叶废渣粉发酵素和豆腐渣粉发酵素的质量百分比为：15～40％：45～80％：3～10％：1～2％：1～3％。
8.根据权利要求1所述的新型复合竹沥竹碳素的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对步骤S3中的生物竹碳粉进行活性化处理，加工成蜂窝活性碳、粉末活性碳、柱状活性碳或块状活性碳。
9.一种权利要求1～8任一项所述的新型复合竹沥竹碳素的制备方法得到的新型复合竹沥竹碳素。
10.一种权利要求9所述的新型复合竹沥竹碳素在土壤改良增效方面的应用。
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