[發(fā)明專利]一種固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的改性生物炭制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210294337.2
• 申請(qǐng)日: 2022-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN114890831A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜志翔;張?chǎng)?/a>;郗敏;崔爽;于政達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號(hào): C05G3/00
• 分類號(hào): C05G3/00;C05G3/80;C10B53/02;C10B57/06;C10B57/10
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本發(fā)明提供了一種固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的改性生物炭制備方法，其特征在于，以蘆葦秸稈和貝殼粉為原料，通過共熱解方式制備鈣負(fù)載生物炭樣品。制備出的改性生物炭可以在更廣的pH范圍內(nèi)通過靜電吸引作用對(duì)陰離子進(jìn)行吸附，達(dá)到固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的作用。此方法制備出的鈣改性生物炭有利于增強(qiáng)土壤對(duì)氮磷的固持能力、減少氮磷隨水體淋失的風(fēng)險(xiǎn)，在土壤固碳、土壤和水體污染修復(fù)、固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽等方面表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物炭制備領(lǐng)域，特別是一種固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的改性生物炭制備方法。以本發(fā)明制備的鈣改性生物炭，可以在更廣的pH范圍內(nèi)通過靜電吸引作用對(duì)陰離子進(jìn)行吸附，達(dá)到固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的作用。

背景技術(shù)

土壤對(duì)氮磷的固持能力是指土壤將氮磷截留保持住，減少其流失的能力。氮元素、磷元素是植物正常生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)素，但硝態(tài)氮和磷酸鹽是極易溶于水的離子，容易隨降水和灌溉等過程流失，加劇水體富營(yíng)養(yǎng)化污染風(fēng)險(xiǎn)。濱海河口區(qū)是陸源氮磷的重要“匯”，也是防止海洋水體富營(yíng)養(yǎng)化污染的重要屏障。然而，由于人類活動(dòng)等對(duì)濱海河口區(qū)的過度干擾，導(dǎo)致該區(qū)域土壤質(zhì)量退化研究，其氮磷“匯”的功能在逐漸減弱。

隨著生物炭研究及應(yīng)用的發(fā)展，越來越多的氮磷污染控制開始依靠生物炭良好的吸附性能。例如：CN109534432A公開了一種負(fù)載鐵錳氧化物的果殼生物炭制備方法，但該方法步驟繁瑣、制備時(shí)間較長(zhǎng)；CN113941314A公開了一種海水改性生物炭的制備方法以吸附水體中的磷，該方法制備工藝較復(fù)雜，導(dǎo)致改性生物炭制備的成本較高，使產(chǎn)品的推廣應(yīng)用受到影響。在河流、湖泊等水環(huán)境中，鈣磷酸鹽是一種較難被微生物利用的形態(tài)，而且鈣改性生物炭可以在更廣的pH范圍內(nèi)通過靜電吸引作用對(duì)陰離子進(jìn)行吸附，達(dá)到固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的作用。因此，研發(fā)一種吸附能力強(qiáng)、制作過程簡(jiǎn)單、成本低廉的鈣改性生物炭成為減輕徑流或淋溶導(dǎo)致的水體富營(yíng)養(yǎng)化、減少土壤硝態(tài)氮和磷酸鹽淋失問題的重要途徑。

本研究將蘆葦秸稈與貝殼粉按一定比例混合放入馬弗爐中，經(jīng)高溫?zé)峤庵苽溻}改性生物炭，達(dá)到減少土壤硝態(tài)氮及磷酸鹽淋失、固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的改性生物炭制備方法，以增強(qiáng)土壤對(duì)氮磷的固持能力、減少氮磷隨水體淋失的風(fēng)險(xiǎn)。

本發(fā)明的一種固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的改性生物炭制備方法采用以下技術(shù)方案：

將蘆葦秸稈與貝殼粉按一定比例混合放入馬弗爐中高溫?zé)峤?，得到鈣改性生物炭。

一種固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的改性生物炭的制備方法，包括以下步驟：

(1)將蘆葦秸稈用蒸餾水洗凈，105℃烘干24h，破碎并過10目篩。

(2)將蘆葦秸稈與貝殼粉以5∶2.56的質(zhì)量比混合。

(3)將步驟(2)得到的混合樣品轉(zhuǎn)移到馬弗爐中，在N₂環(huán)境下900℃熱解2h，N₂流量穩(wěn)定在200±20ml min^-1，最終得到鈣改性生物炭。

本發(fā)明使用的鈣改性生物炭，可大量合成且合成方法簡(jiǎn)單。本發(fā)明制備的鈣改性生物炭可增強(qiáng)土壤對(duì)硝態(tài)氮和磷酸鹽的固持能力。本發(fā)明制備過程簡(jiǎn)單，不需要昂貴設(shè)備，在提高土壤養(yǎng)分、固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的大規(guī)模應(yīng)用中具有光明的前景。

附圖說明

圖1是固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的鈣改性生物炭制作過程圖。

圖2是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模土壤培養(yǎng)/淋溶過程示意圖。

圖3是固持土壤陰離子營(yíng)養(yǎng)鹽的鈣改性生物炭的SEM、XRD和FTIR圖。

圖4是鈣改性生物炭對(duì)硝態(tài)氮、磷酸鹽淋溶行為影響的結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式