[發(fā)明專利]一種富鋅生物炭制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710575648.5
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107555411B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘磊;陳冠益;馬文超;顏蓓蓓;程占軍;杜桂月;李麗萍
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C05D9/00;C05G3/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本發(fā)明涉及一種富鋅生物炭制備方法；為了有效利用西藏地區(qū)的牦牛糞這種生物質(zhì)，采用水熱炭化技術(shù)制備控釋材料，控釋性能強、富含植物必須的微量元素鋅，對環(huán)境污染小、可充分利用其資源、工藝簡單、獲得質(zhì)優(yōu)價廉尤其適合華北地區(qū)土壤特點的新型生物炭控釋材料。方法是牦牛糞清理干凈，100?110℃烘干，烘干時間為10?20h，粉碎，過20?100目篩；將過篩后的牦牛糞和催化劑ZnCl₂粉末混合于反應釜內(nèi)，在150?350℃下熱解1?2小時，冷卻至室溫，100?110℃烘干，烘干時間為10?20h，研磨，過50?150目篩，得到碳化粉末；應用于控釋化肥。減少環(huán)境排放及污染，取得良好經(jīng)濟效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)的資源化利用，具體涉及利用牦牛糞生產(chǎn)富鋅生物炭基控釋材料的方法。

背景技術(shù)

我國耕地資源有限，人均耕地面積只有1.3畝。為支撐龐大人口的糧食需求，在耕地無法增加的情況下過分追求產(chǎn)量使得我國化肥使用量巨大，過量的化肥使用不僅導致我國化肥利用率不足30％，效率低下；急需研發(fā)成本低廉、環(huán)境友好的控釋肥以提高氮肥利用效率和減少環(huán)境污染。

另一方面，據(jù)京津冀地區(qū)養(yǎng)分調(diào)查顯示，華北地區(qū)缺鋅土壤面積達到了70％，微量元素的補充成為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重點。控釋肥料是一種根據(jù)作物不同生長階段對營養(yǎng)需求而釋放養(yǎng)分的新型肥料，具有控制肥料養(yǎng)分釋放、肥效周期長等特征，可使傳統(tǒng)化肥利用率提高50％以上。我國《國家中長期科學發(fā)展綱要(2005—2020年)》中已將研發(fā)緩控釋肥等列為發(fā)展主題。

根據(jù)制作工藝的不同可分為兩大類，非包膜肥料和包膜肥料。非包膜型材料主要是指通過在肥料中添加阻容性物質(zhì)或養(yǎng)分抑制劑等化學方法來制備，工藝復雜，制備成本較高。包膜肥料則是指以顆粒性肥料(如氮或復合肥等)為核心,表層涂覆一層或多層低水溶性或微溶性無機物質(zhì)或有機化合物制成。憑借包膜材料的性質(zhì)的不同及包衣膜層厚度的改變,進而調(diào)控肥料內(nèi)養(yǎng)分的釋放速率。其生產(chǎn)工藝簡便，而且可以廣泛適用于普通肥料，從技術(shù)層面和經(jīng)濟層面上占有較大的優(yōu)勢。但傳統(tǒng)的樹脂包膜材料不僅價格昂貴，施入土壤中后不易降解,對土壤結(jié)構(gòu)造成破壞，連年施用甚至會造成土壤污染。因此，設(shè)計高效、廉價、環(huán)境友好的包膜材料是制備包膜控釋肥關(guān)鍵和難點。

我國牦牛糞年產(chǎn)量達400多萬噸，具有養(yǎng)分含量高尤其是鋅含量高、有害物質(zhì)少的特點，直接焚燒和棄置等不當利用方式造成了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。生物質(zhì)熱解炭化技術(shù)作為農(nóng)業(yè)廢棄物資源再利用的途徑受到了人們的關(guān)注，通過水熱炭化技術(shù)制備的生物炭作為一種新型環(huán)境友好材料，具有多孔性、巨大的比表面積、表面負電荷和電荷密度等特性使其能夠吸附和固持肥料中的養(yǎng)分，從而實現(xiàn)控釋效果，其強大的吸附能力還能起到鈍化土壤污染物，起到土壤修復的功能。因此，以制備富鋅生物炭作為控釋肥的控釋材料，不僅能夠有效的解決牦牛糞再利用和緩釋材料污染的問題,而且可以有效改良土壤，補充土壤微量元素，顯著提高肥料的利用效率。但當前申請的相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品一方面忽略了普通牛糞因牛糞中重金屬含量較高制備生物炭會造成環(huán)境風險；另一方面沒有對農(nóng)田土壤的養(yǎng)分狀況特點進行有針對性的設(shè)計控釋材料。

因此，采用富鋅牦牛糞制備控釋肥控釋材料，不僅環(huán)境友好，控釋性能強，也非常適宜京津冀農(nóng)田土壤的特點，為制備適應京津冀地區(qū)的控釋肥提供了關(guān)鍵的技術(shù)基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了有效利用西藏地區(qū)的牦牛糞這種生物質(zhì)，采用水熱炭化技術(shù)制備控釋材料，控釋性能強、富含植物必須的微量元素鋅，對環(huán)境污染小、可充分利用其資源、工藝簡單、獲得質(zhì)優(yōu)價廉尤其適合華北地區(qū)土壤特點的新型生物炭控釋材料。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種富鋅生物炭的制備方法，包括以下步驟：

1)牦牛糞清理干凈，100-110℃烘干，烘干時間為10-20h，粉碎，過20-100目篩；