[發明專利]一種采用KOH改性生物炭肥的制備方法

在審

• 申請號: 201610263652.3
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN107311713A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 黃名義
• 申請（專利權）人: 黃名義
• 主分類號: C05G1/00
• 分類號: C05G1/00
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙)45117
• 代理人: 巢雄輝,汪治興

技術領域

本發明涉及生物質資源高值化綜合利用以及環境污染治理領域，具體涉及一種采用KOH改性生物炭肥的制備方法。

背景技術

不論是在糧食作物還是在經濟作物的種植領域，長久以來就采用施肥的手段來提高作物產量和質量。從最早的施用農家有機肥到施用無機肥，再到施用有機無機復混肥。施肥種類、施肥量及配比等對糧食作物或經濟作物產量和質量都有很大的影響。傳統的肥料尤其是有機無機復混肥雖然在提高作物產量方面起到了不錯的效果。但是，傳統的肥料存在成分和養分配比不合理，幾乎不能恢復土壤肥力、改善土壤結構，甚至還會產生副作用，造成土壤板結等。

人類的生存與發展始終伴隨著大量的人及牲畜排泄物的產生，隨著人們生活的提高，人畜糞便對環境的污染也日益嚴重。首先，人畜糞便中含有大量的有機質和氮、磷、鉀等物質，若直接排放，會造成水體污染和富營養化。其次，糞便中含有大量病原體，容易引發大規模傳染病的流行。再次，糞便污水中有機質腐爛分解后產生有毒有害氣體，發生惡臭。這些均嚴重污染了大地、水體、大氣和生物群落，并對人體健康產生潛在威脅。同時人畜糞便大都具有含水率高、不易儲存、受潮易腐爛等特點，導致運輸成本大、儲存空間大和處理成本高等問題。因此尋求合適的人畜糞便處理方法具有現實意義和商業化前景。

我國年產生物質約10 億噸，其中僅玉米、水稻、小麥等大宗作物的秸稈量就超過5億噸。隨著我國糧食生產總量的增加，這一數字還將進一步提高。面對如此巨大的資源，目前尚沒有實現大規模合理、高效與高值利用，而以傳統利用方式為主。當前的處理方法主要有肥料化、飼料化、基料化、燃料化和原料化等 5 種利用方式，其中肥料化、飼料化、基料化屬于農業化利用方式，燃料化和原料化利用屬于工業化利用模式。由于存在利用途徑少、規模小及利用價值低等問題，大量的生物質資源被棄置或焚燒，導致資源浪費和嚴重的環境 污染。因此，尋求生物質功能化與高值化利用新技術成為人們關注的焦點。其中，熱解碳化 技術是近年來逐步發展起來的生物質綜合利用技術，它可以做到氣、液、炭聯產，然后用作 清潔能源化利用及功能原料化利用等。由于生物炭疏松多孔、表面含氧官能團豐富、環境性質穩定，作為功能吸附劑在土壤污染修復及水污染控制領域有重要的應用前景。但傳統的生物炭由于其原料以及制備方法的原因，其微孔結構偏少、比表面積也偏小，其吸附性能和穩定性受到很大限制；同時，傳統生物炭的氮、磷、鉀等植物營養元素及其他微量元素的含量極低，在施用中往往需要配合其他肥料以增強肥效，造成成本和勞動力的增加。所以提高生物炭的吸附性能和肥效是實現生物質功能化與高值化利用的一個重要的努力方向。

發明內容

為克服以上不足，本發明提供了一種采用KOH改性生物炭肥的制備方法。采用經過特殊方法處理過的草木灰作為催化劑，該催化劑一方面可以大幅增加微孔從而增大比表面積，提高其吸附性能；另一方面可以增加營養元素N、P、K以及多種微量元素，基本不用額外添加其他肥料。采用KOH改性生物炭肥的制備方法，是利用化學法進行改性，使其表面官能團含量發生變化，具有相當的穩定性，提高了生物質資源的利用效率，解決了秸稈難于降解、再利用的難題，具有極其深遠的社會意義和經濟價值。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案是：

一種采用KOH改性生物炭肥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 ：

（1）生物質原料的選取及準備

所用生物質原料是玉米秸稈、小麥秸稈、水稻秸稈、棉花秸稈、玉米芯、棉籽殼、稻殼、花生殼、豆殼、果殼、甘蔗渣、果皮、菜葉菜幫、等外果、殘次果、樹木殘枝、木屑中的一種或若干種的任意混合物。曬干或烘干，粉碎成粉末，混勻，得原料1 ；其中，生物質原料的含水量控制在 10% 以下；

（2）人畜糞便的選取及準備

將選取的人畜糞便曬干或烘干，粉碎成粉末，混勻，得原料2；其中，人畜糞便的含水量控制在 20%以下；

（3）稱重并混合

將原料1、原料2和催化劑按質量比3:2:1進行稱重混合，其中所述催化劑為草木灰用水溶解后，用氨水調節PH 至8.2~8.6，然后過濾，冷凍干燥而成；

（4）脫水排氧

將步驟（3）所得的混合料放入熱解物料倉，倉內填充率大于 80%，將物料倉加熱至150℃~200℃，并保溫 20~60 分鐘，利用產生的水蒸氣將倉內殘留空氣充分排出；

（5）裂解碳化