[發(fā)明專利]一種基于茶園廢棄物制備生物炭的方法和生物炭

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010549876.7
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN112093789A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周巧儀;凌彩金;郜禮陽;林威鵬;劉淑媚
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C05G3/40;C09K17/02;C09K101/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 趙崇楊

本發(fā)明公開了一種茶園廢棄物制備生物炭的方法和生物炭。本發(fā)明利用茶園修剪后得到的茶樹枝、茶樹葉等廢棄物為原材料制備生物炭；制備得到的生物炭具有pH值較高，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積較大，元素種類多樣等特性，使得生物炭具有良好的吸附性能，能夠?qū)Ξa(chǎn)地環(huán)境介質(zhì)中的各種污染物進(jìn)行吸附固定及降低其生物有效性，可有效運用在農(nóng)業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域中，以減少潛在的環(huán)境風(fēng)險。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)資源化利用和環(huán)境修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種基于茶園廢棄物制備生物炭的方法和生物炭。

背景技術(shù)

生物炭是在氧氣限制條件下高溫?zé)岱纸馍镔|(zhì)產(chǎn)生的一種富含碳、細(xì)粒度、多孔的材料，具有表面吸附的作用，并且在增加土壤對養(yǎng)分的吸附，降低向大氣及水體的排放，降低對環(huán)境的污染，提高養(yǎng)分利用率等具有一定的作用，加之其價廉、環(huán)保等優(yōu)點，生物炭在處理土壤養(yǎng)分、酸化及重金屬等問題方面已得到越來越多的關(guān)注。此外，將生物炭和普通有機肥有機結(jié)合起來，具有提高土壤養(yǎng)分、提高肥料利用率、穩(wěn)定增產(chǎn)、降低環(huán)境污染等優(yōu)點，具備較高的研究價值，具有良好的發(fā)展前景。因此，農(nóng)業(yè)廢棄物制備的生物炭材料可作為對土壤重金屬修復(fù)、土壤肥力改良的一種新型、綠色、高效的解決技術(shù)。

目前，隨著我國農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)的飛速發(fā)展，已經(jīng)打破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中對廢棄物的循環(huán)利用環(huán)節(jié)和方式，出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)廢棄物處理不當(dāng)，利用效率不高以及資源浪費等諸多問題，而大量農(nóng)業(yè)廢棄物的過度累積也使其成為生態(tài)環(huán)境污染的重要來源，不僅造成了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量不斷惡化，危害人們的身心健康，同時也導(dǎo)致大量附加值高的有用成分和養(yǎng)分資源流失，極大地削弱了我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力。對于茶產(chǎn)業(yè)而言，茶廢棄物是茶葉在種植、加工、深加工、消費等過程中產(chǎn)生的以茶葉生物質(zhì)為主體的廢棄物總稱。目前，據(jù)估計茶葉種植過程中修剪枝條，每年每畝我國產(chǎn)生的修剪源茶葉廢棄物可達(dá)5000萬噸。但這些修剪源茶葉廢棄物并沒有得到有效的重視和利用，或被堆放于茶園中成為病蟲害的溫床，或被廢棄造成資源的浪費。切實有效地實現(xiàn)茶園廢棄物的資源化高效綜合利用和無害化處理，同時延長茶產(chǎn)業(yè)生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)資源、能源的梯級利用是實現(xiàn)茶產(chǎn)業(yè)循環(huán)發(fā)展過程中亟需解決的緊迫任務(wù)。

因此，將茶園廢棄物用于制備生物炭材料對貫徹循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，提高資源利用率和效益中具有重要的研究價值，但由于生物質(zhì)原料以及制備條件的差異，會導(dǎo)致得到的生物炭材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，從而對土壤肥力的改良作用及降低重金屬污染作用也有顯著的區(qū)別。專利CN201410120785.6提供了一種基于農(nóng)林廢棄物制備生物炭的方法，是用于水稻秸稈、水稻殼、木屑、中藥渣、花生殼生物炭的制備，但該方法在后期還需要對裂解物進(jìn)行活化，洗滌，干燥，步驟冗雜，且基于茶園廢棄物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的特異性，該方法并不適用于茶園廢棄物生物炭的制備。因此，亟待開發(fā)一種制備工藝簡單、成本低廉、吸附和固定性能優(yōu)良的專門適于茶園廢棄物生物炭的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種基于茶園廢棄物制備生物炭的方法，以及基于該方法制備的生物炭，本發(fā)明利用茶園修剪后得到的茶樹枝、茶樹葉等廢棄物為原材料，制備的生物炭可作為土壤調(diào)理劑進(jìn)行實際應(yīng)用，可有效緩解耕作土壤酸化，提升土壤肥力，提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)，降低土壤重金屬污染風(fēng)險。

本發(fā)明的首要目的是提供上述方法制備得到的生物炭。

本發(fā)明的另一目的是提供上述生物炭在制備土壤改良劑和/或肥料緩釋產(chǎn)品和/或重金屬吸附產(chǎn)品和/或固碳產(chǎn)品方面的應(yīng)用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種茶園廢棄物制備生物炭的方法，由如下步驟制備而成：

S1.將茶園廢棄物干燥處理；

S2.將干燥的茶園廢棄物進(jìn)行粉碎、過篩，得到粉末狀生物質(zhì)原材料；

S3.將生物質(zhì)原材料置于密封的熱解爐中，并通入保護(hù)氣體，然后進(jìn)行兩階段的升溫處理：