[發(fā)明專利]鎂改性竹屑生物炭及其在土壤固碳減排中的應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114456809A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛艷玲;陳宇琳;穆罕默德·穆斯塔法·易卜拉欣;吳鳳英
• 申請（專利權(quán)）人: 福建農(nóng)林大學(xué)
• 主分類號: C09K17/02
• 分類號: C09K17/02
• 代理公司: 廈門原創(chuàng)專利事務(wù)所(普通合伙) 35101
• 代理人: 吳廷正

本發(fā)明公開了鎂改性竹屑生物炭及其在土壤固碳減排中的應(yīng)用，其由預(yù)設(shè)含水量的竹屑在經(jīng)高溫?zé)峤馓炕屠鋮s處理后，再研磨至預(yù)設(shè)粒徑，然后將經(jīng)研磨后的產(chǎn)物與預(yù)設(shè)濃度的MgCl₂.6H₂O進(jìn)行混合和接觸處理預(yù)設(shè)時長后再濾出，繼而將過濾物進(jìn)行干燥、磨細(xì)、過篩處理，制得鎂改性竹屑生物炭；該鎂改性竹屑生物炭對土壤作用包括：增加土壤對碳的固持，穩(wěn)定土壤有機(jī)碳庫以及維持土壤碳平衡，減少農(nóng)田土壤CO₂向大氣中的釋放；本方案鎂改性竹屑生物炭能夠用于農(nóng)田土壤CO₂減排、土壤固碳及玉米種植，其具有操作簡單，成本低廉，易于工業(yè)化生產(chǎn)，可減少農(nóng)田土壤CO₂排放，減少環(huán)境污染，增加土壤對碳的固持，增加玉米籽粒產(chǎn)量，提高碳中和能力、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、效果顯著的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物炭固碳減排技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及鎂改性竹屑生物炭及其在土壤固碳減排中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

土壤碳庫是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大且最活躍的碳庫，也是大氣溫室氣體的主要碳源。土壤的巨大碳容量和天然固碳作用，對于大氣中碳的儲存或釋放具有重要的影響。大氣CO₂濃度增加，土壤的碳儲量減少，這不僅造成了土壤的貧瘠和退化，制約農(nóng)業(yè)發(fā)展，而且還加劇了全球氣候變暖。近年來，由溫室氣體排放增加造成的氣候變暖問題引發(fā)持續(xù)關(guān)注，在過去100多年里，全球平均氣溫上升了0.6501.06℃。CO₂作為最主要的溫室氣體對全球變暖的貢獻(xiàn)約為55％。因此，亟須尋找具有可持續(xù)、有效地減少土壤CO₂排放的材料。

生物炭是指生物質(zhì)在缺氧或限氧條件下熱解炭化所產(chǎn)生的高度芳香化的固碳物質(zhì)。雖然生物炭可以長期封存碳，并通過影響土壤碳庫特征從而影響土壤溫室氣體的排放。但生物炭性質(zhì)，如酸堿度和碳含量隨時間變化，這些化學(xué)變化影響微生物生物量以及生物炭減少排放的效率，而對生物炭進(jìn)行改性可提高其穩(wěn)定性和可適用性。目前，生物炭改性的方法主要有化學(xué)改性法(酸、堿和過氧化氫)、物理改性法(蒸汽、球磨、微波)、浸沒在礦物或無機(jī)吸附劑中的表面覆蓋法、生物法(消化)和磁改性。其中，經(jīng)發(fā)明人論證，氯化鎂改性能在生物炭表面形成金屬氧化物(MgO和Mg(OH)₂)，可提高生物炭對陰離子的吸附能力。由于MgO/Mg(OH)₂與CO₂反應(yīng)可形成MgCO₃，從而捕獲土壤中產(chǎn)生的CO₂，因此，鎂改性竹屑生物炭能提高生物炭吸附碳酸根離子的能力，具有降低土壤CO₂排放的潛力。

下面的反應(yīng)可以解釋其可能的機(jī)理：

MgO+CO₂→MgCO₃

Mg(OH)₂+CO₂→MgCO₃+H₂O。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種實(shí)施可靠、制備方法簡單且對環(huán)境友好和能夠增加土壤對碳的固持的鎂改性竹屑生物炭及其在土壤固碳減排中的應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種鎂改性竹屑生物炭，其由預(yù)設(shè)含水量的竹屑在經(jīng)高溫?zé)峤馓炕屠鋮s處理后，再研磨至預(yù)設(shè)粒徑，然后將經(jīng)研磨后的產(chǎn)物與預(yù)設(shè)濃度的MgCl₂.6H₂O進(jìn)行混合和接觸處理預(yù)設(shè)時長后再濾出，繼而將過濾物進(jìn)行干燥、磨細(xì)、過篩處理后，獲取篩下物，制得鎂改性竹屑生物炭。

基于上述，本發(fā)明提供一種鎂改性竹屑生物炭的制備方法，其包括如下步驟：

(1)將竹屑處理成水分含量低至10％以下，然后將其置于限氧條件下進(jìn)行高溫?zé)峤馓炕幚恚渲校瑹峤馓炕幚淼臏囟葹?00℃，在該條件下保溫2h，然后經(jīng)冷卻至室溫后，對產(chǎn)物進(jìn)行研磨，使之通過100目篩網(wǎng)，獲得生物炭；