一种用于修复土壤环境的生物碳的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于修复土壤环境的生物碳的制备方法，包括如下步骤：（1）秸秆预处理、（2）高温高压处理、（3）浸泡处理、（4）改质处理、（5）碳化处理。本发明专利技术提供了一种生物碳的制备方法，整体工艺规范，工序步骤搭配合理，制得的生物碳的比表面积大，吸附能力强，对土壤中的重金属等有害元素成分的吸附能力强，可显著的提升土壤环境安全，极具推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于修复土壤环境的生物碳的制备方法
本专利技术属于生物碳加工制造
，具体涉及一种用于修复土壤环境的生物碳的制备方法。
技术介绍
农作物秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含碳、氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源。现有的一部分农作物秸秆被用于生物碳的制作中。随着工业的发展，很多重金属等化工危害成分通过水源渗入到土壤中，这些有害成分严重影响了农作物的生长，轻则导致作物减产，重则使得作物富集了大量的有害元素成分，进而影响了人体的健康。对此，人们需要对污染的土壤进行品质的修复。其中就有人将农作物秸秆制成的生物碳添加于土壤中进行吸附，降低甚至去除有害成分，虽然起到了不错的效果，但仍存在着吸附效率和效果不甚理想等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种用于修复土壤环境的生物碳的制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于修复土壤环境的生物碳的制备方法，包括如下步骤：（1）秸秆预处理：用清水将秸秆清洗干净晾干后，再将其投入到粉碎机内进行粉碎处理，粉碎后过80目得秸秆粉备用；（2）高温高压处理：将步骤（1）所得的秸秆粉放入到密闭罐内，向密闭罐内通入高温水蒸气，同时将密闭罐内的压力增至0.5~0.55MPa，保温保压处理20~24min后再快速卸至常温常压，最后将秸秆粉取出备用；（3）浸泡处理：将步骤（2）处理后的秸秆粉浸入到柠檬酸溶液中，浸泡处理8~10min后取出，用去离子水冲洗一遍后备用；（4）改质处理：a.向反应釜内通入氩气，然后将甲基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺按照重量比1:2~2.4进行混合，接着加热保持反应釜内的温度为118~124℃，搅拌反应处理5~7h后进行抽滤、减压、蒸馏处理，完成后得混合物A备用；利用甲基三乙氧基硅烷中的氯原子与二异丙醇胺中的氨基发生反应，制得的混合物A是一种改性的硅烷；b.向反应釜内通入氩气，然后将操作a制得的混合物A和无水甲醇、R-环氧氯丙烷、乙二胺四乙酸二钠、纤维素钠、二氧化钛按照重量比5~7:55~60:6~8:0.1~0.3：0.4~0.6:6~8进行混合，然后加热保持反应釜内的温度为44~50℃，搅拌反应处理2.5~3.5h后取出得混合物B备用；混合物A和R-环氧氯丙烷成分发生季铵化反应生成季铵盐，之后又在乙二胺四乙酸二钠的作用下与纤维素钠复合接枝于二氧化钛的表面上，提升了二氧化钛的表面基团种类和含量，以及化学反应能力，增强了化学吸附效果；c.对操作b制得的混合物B进行旋转蒸发、洗脱处理、真空干燥后得物料C备用；d.将操作c所得的物料C与分散剂、去离子水按照重量比10~14:3~6:90~100进行混合，然后将步骤（3）处理后的秸秆粉浸入到此溶液中，超声处理1~2h后将秸秆粉滤出备用；e.将操作d所得的秸秆粉放入到室温条件下自然晾干后备用；（5）碳化处理：将步骤（4）处理后的秸秆粉投入到碳化设备中进行碳化处理，期间以氮气为保护环境，控制碳化的温度为450~500℃，保温碳化处理1.5~2.5h后取出即可。改质处理后再进行碳化处理，能够将改质的成分稳定的固定于生物碳内，而若碳化处理后再进行改质处理会影响生物碳自身表面的品质，导致整体的使用效果降低，稳定性变差。进一步的，步骤（2）中所述的快速卸至常温常压是于2min内完成卸温卸压处理。进一步的，步骤（3）中所述的柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为10~15%。进一步的，步骤（4）操作b中所述的二氧化钛的颗粒粒径为0.2~1μm。进一步的，步骤（4）操作c中所述的洗脱处理是利用无水乙醚进行洗脱处理。进一步的，步骤（4）操作d中所述的分散剂为低分子蜡类分散剂。进一步的，步骤（4）操作d中所述的超声处理的超声频率为180~220kHz。本专利技术提供了一种特殊的生物碳制备方法，利用农作物秸秆制成了一种品质优良的用于修复改善土壤环境的生物碳。其中，先将秸秆清洗粉碎后，再对其进行高温高压的蒸汽爆破处理，有效的松散了秸秆粉的组织结构，提高了纤维间隙和比表面积，为后续的处理奠定了基础，随后进行了柠檬酸溶液浸泡处理，利用酸液进一步扩大了组织间隙，促进了细小纤维的进一步细化，提升了比表面积，活化了表面特性，之后进行了改质处理，向秸秆纤维中渗入固定了经过特殊处理的二氧化钛颗粒成分，一方面能够提升整体的比表面积，增强了后续生物碳的吸附能力，另一方面其含有的大量活性基团可以增强生物碳对重金属等有害成分的化学结合吸附，提升了对土壤修复的效果；最后进行碳化处理，有效的将上述成分稳固在生物碳内，提升了整体的使用稳定性和品质。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术提供了一种生物碳的制备方法，整体工艺规范，工序步骤搭配合理，制得的生物碳的比表面积大，吸附能力强，对土壤中的重金属等有害元素成分的吸附能力强，可显著的提升土壤环境安全，极具推广应用价值。具体实施方式实施例1一种用于修复土壤环境的生物碳的制备方法，包括如下步骤：（1）秸秆预处理：用清水将秸秆清洗干净晾干后，再将其投入到粉碎机内进行粉碎处理，粉碎后过80目得秸秆粉备用；（2）高温高压处理：将步骤（1）所得的秸秆粉放入到密闭罐内，向密闭罐内通入高温水蒸气，同时将密闭罐内的压力增至0.5MPa，保温保压处理20min后再快速卸至常温常压，最后将秸秆粉取出备用；（3）浸泡处理：将步骤（2）处理后的秸秆粉浸入到柠檬酸溶液中，浸泡处理8min后取出，用去离子水冲洗一遍后备用；（4）改质处理：a.向反应釜内通入氩气，然后将甲基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺按照重量比1:2进行混合，接着加热保持反应釜内的温度为118℃，搅拌反应处理5h后进行抽滤、减压、蒸馏处理，完成后得混合物A备用；b.向反应釜内通入氩气，然后将操作a制得的混合物A和无水甲醇、R-环氧氯丙烷、乙二胺四乙酸二钠、纤维素钠、二氧化钛按照重量比5:55:6:0.1：0.4:6进行混合，然后加热保持反应釜内的温度为44℃，搅拌反应处理2.5h后取出得混合物B备用；c.对操作b制得的混合物B进行旋转蒸发、洗脱处理、真空干燥后得物料C备用；d.将操作c所得的物料C与分散剂、去离子水按照重量比10:3:90进行混合，然后将步骤（3）处理后的秸秆粉浸入到此溶液中，超声处理1h后将秸秆粉滤出备用；e.将操作d所得的秸秆粉放入到室温条件下自然晾干后备用；（5）碳化处理：将步骤（4）处理后的秸秆粉投入到碳化设备中进行碳化处理，期间以氮气为保护环境，控制碳化的温度为450℃，保温碳化处理1.5h后取出即可。进一步的，步骤（2）中所述的快速卸至常温常压是于2min内完成卸温卸压处理。进一步的，步骤（3）中所述的柠檬酸溶液中柠檬酸的质量分数为10%。进一步的，步骤（4）操作b中所述的二氧化钛的颗粒粒径为0.2~1μm。进一步的，步骤（4）操作c中所述的洗脱处理是利用无水乙醚进行洗脱处理。进一步的，步骤（4）操作d中所述的分散剂为低分子蜡类分散剂。进一步的，步骤（4）操作d中所述的超声处理的超声频率为180kHz。实施例2一种用于修复土壤环境的生物碳的制备方法，包括如下步骤：（1）秸秆预处理：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于修复土壤环境的生物碳的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）秸秆预处理：用清水将秸秆清洗干净晾干后，再将其投入到粉碎机内进行粉碎处理，粉碎后过80目得秸秆粉备用；（2）高温高压处理：将步骤（1）所得的秸秆粉放入到密闭罐内，向密闭罐内通入高温水蒸气，同时将密闭罐内的压力增至0.5~0.55MPa，保温保压处理20~24min后再快速卸至常温常压，最后将秸秆粉取出备用；（3）浸泡处理：将步骤（2）处理后的秸秆粉浸入到柠檬酸溶液中，浸泡处理8~10min后取出，用去离子水冲洗一遍后备用；（4）改质处理：a.向反应釜内通入氩气，然后将甲基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺按照重量比1:2~2.4进行混合，接着加热保持反应釜内的温度为118~124℃，搅拌反应处理5~7h后进行抽滤、减压、蒸馏处理，完成后得混合物A备用；b.向反应釜内通入氩气，然后将操作a制得的混合物A和无水甲醇、R‑环氧氯丙烷、乙二胺四乙酸二钠、纤维素钠、二氧化钛按照重量比5~7:55~60:6~8:0.1~0.3：0.4~0.6:6~8进行混合，然后加热保持反应釜内的温度为44~50℃，搅拌反应处理2.5~3.5h后取出得混合物B备用；c.对操作b制得的混合物B进行旋转蒸发、洗脱处理、真空干燥后得物料C备用；d.将操作c所得的物料C与分散剂、去离子水按照重量比10~14:3~6:90~100进行混合，然后将步骤（3）处理后的秸秆粉浸入到此溶液中，超声处理1~2h后将秸秆粉滤出备用；e.将操作d所得的秸秆粉放入到室温条件下自然晾干后备用；（5）碳化处理：将步骤（4）处理后的秸秆粉投入到碳化设备中进行碳化处理，期间以氮气为保护环境，控制碳化的温度为450~500℃，保温碳化处理1.5~2.5h后取出即可。...

【技术特征摘要】
1.一种用于修复土壤环境的生物碳的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）秸秆预处理：用清水将秸秆清洗干净晾干后，再将其投入到粉碎机内进行粉碎处理，粉碎后过80目得秸秆粉备用；（2）高温高压处理：将步骤（1）所得的秸秆粉放入到密闭罐内，向密闭罐内通入高温水蒸气，同时将密闭罐内的压力增至0.5~0.55MPa，保温保压处理20~24min后再快速卸至常温常压，最后将秸秆粉取出备用；（3）浸泡处理：将步骤（2）处理后的秸秆粉浸入到柠檬酸溶液中，浸泡处理8~10min后取出，用去离子水冲洗一遍后备用；（4）改质处理：a.向反应釜内通入氩气，然后将甲基三乙氧基硅烷和二异丙醇胺按照重量比1:2~2.4进行混合，接着加热保持反应釜内的温度为118~124℃，搅拌反应处理5~7h后进行抽滤、减压、蒸馏处理，完成后得混合物A备用；b.向反应釜内通入氩气，然后将操作a制得的混合物A和无水甲醇、R-环氧氯丙烷、乙二胺四乙酸二钠、纤维素钠、二氧化钛按照重量比5~7:55~60:6~8:0.1~0.3：0.4~0.6:6~8进行混合，然后加热保持反应釜内的温度为44~50℃，搅拌反应处理2.5~3.5h后取出得混合物B备用；c.对操作b制得的混合物B进行旋转蒸发、洗脱处理、真空干燥后得物料C备用；d.将操作c所得的物料C与分散剂、去离子水按照重量比10~14:...

【专利技术属性】
技术研发人员：马艳敏，
申请(专利权)人：安徽省齐岗农业发展有限公司第一分公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34