本發(fā)明涉及農(nóng)作廢棄物的資源化利用，尤其涉及一種蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物的安全處理和高效利用已經(jīng)受到了廣泛關(guān)注，生物質(zhì)廢棄物的資源化利用關(guān)系到農(nóng)業(yè)和環(huán)境的發(fā)展。隨著我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，為提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，塑料制品在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。雖然農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對塑料農(nóng)資產(chǎn)品進(jìn)行了集中收集，但其資源化利用過程中可能存在著短板并對生態(tài)環(huán)境造成一定負(fù)面影響。特別地，秸稈等農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物與塑料制品在生產(chǎn)過后難以分離，使得對其進(jìn)行資源化利用存在困難。例如，蜜瓜種植過程中吊蔓與覆膜是保證蜜瓜產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)鍵栽培技術(shù)，但隨著產(chǎn)生的大量塑料繩與廢棄地膜不可避免的與藤蔓混合，導(dǎo)致藤蔓廢棄物綜合利用潛力低，循環(huán)利用模式不暢。大量塑料廢棄物的摻混使得堆肥處理產(chǎn)品質(zhì)量低下，而微塑料顆粒等新型污染物隨堆翻過程逐漸產(chǎn)生可能影響著有機(jī)肥料的銷售和使用。研究表明，農(nóng)膜等塑料品隨秸稈還田以及有機(jī)堆肥的施用是微塑料進(jìn)入土壤的重要潛在途徑，可對土壤健康和植物生長等造成直接的影響，而且具有沿食物鏈富集的風(fēng)險。長期高濃度的塑料微粒進(jìn)入土壤后，隨著塑料顆粒的進(jìn)一步破碎和老化還改變土壤中污染物的化學(xué)特性和行為，也將伴隨著聚合物單體的釋放(如鄰苯二甲酸酯等)，可能帶來不可恢復(fù)的環(huán)境和健康風(fēng)險。隨著種植規(guī)模和藤蔓廢棄物產(chǎn)生量的逐漸增加，有限的焚燒發(fā)電處理能力也捉襟見肘，無法實現(xiàn)廢棄物的全量處理。如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)方式處置這類廢棄物，不僅造成生物質(zhì)資源浪費，也增加了環(huán)境風(fēng)險。

2、因此，圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中生物質(zhì)廢棄物與塑料殘余的協(xié)同處理是當(dāng)前的農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要需求，尋找一種高效、合理、資源化利用農(nóng)業(yè)生物質(zhì)和塑料廢棄物的方法十分必要，這同時也關(guān)系到農(nóng)村環(huán)境良性循環(huán)，是當(dāng)前亟待解決的重要科學(xué)問題之一，也是保證農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重中之重。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭及其制備方法，采用本發(fā)明所述技術(shù)方案制備的蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭可有效吸附土壤或水體中重金屬，實現(xiàn)重金屬污染修復(fù)；改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)作物對養(yǎng)分的吸收利用以及生長，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭的制備方法，包括如下步驟：將干蜜瓜秸稈和干吊繩混合、粉碎后，加熱至400-700℃進(jìn)行熱解炭化，冷卻后得到。

4、作為優(yōu)選，所述干蜜瓜秸稈和干吊繩的質(zhì)量比為(90-94):(6-10)。

5、作為優(yōu)選，所述干吊繩的材質(zhì)為聚丙烯。

6、作為優(yōu)選，粉碎至干蜜瓜秸稈和干吊繩的長度均為3-7cm。

7、作為優(yōu)選，所述加熱過程中的升溫速率為3-7℃/min。

8、作為優(yōu)選，所述熱解炭化的時間為1.5-2.5h。

9、本發(fā)明提供了所述制備方法制得的蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭。

10、本發(fā)明還提供了所述蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭在吸附水體重金屬中的應(yīng)用。

11、本發(fā)明還提供了所述蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭在吸附土壤重金屬中的應(yīng)用。

12、本發(fā)明還提供了所述蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭在改善土壤理化性質(zhì)中的應(yīng)用。

13、本發(fā)明還提供了所述蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭在提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)中的應(yīng)用。

14、通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

15、1.通過本發(fā)明所述技術(shù)方案制備的蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭可有效吸附土壤或水體中重金屬，實現(xiàn)重金屬污染修復(fù)；還能夠改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤ph值、有機(jī)質(zhì)含量和改善土壤含水率，改善土壤養(yǎng)分有效性和養(yǎng)分利用率，提高土壤肥力；還能夠促進(jìn)作物對養(yǎng)分的吸收利用以及生長，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)

16、2.本發(fā)明中的實驗結(jié)果表明，蜜瓜秸稈-吊繩共熱解炭的理化性質(zhì)受溫度影響，隨著熱解溫度從500℃升高至700℃，蜜瓜秸稈-吊繩共熱解炭的產(chǎn)率從50.38％下降到43.57％，ph升高，比表面積、總孔容和平均孔徑增大，芳香性增強(qiáng)，有機(jī)碳含量升高，養(yǎng)分含量降低，mb700的速效磷和速效鉀含量較mb500分別降低了24.3％和23.7％。也表明化學(xué)吸附和單分子層吸附是生物質(zhì)炭吸附pb2+和cd2+的主要過程，mb500對pb2+和cd2+的理論最大吸附容量分別為159.52mg/g和46.74mg/g，高于mb700對pb2+和cd2+的理論最大吸附容量98.40mg/g和28.03mg/g。也表明了不僅可以作為土壤重金屬鈍化劑，還是一種優(yōu)良的土壤改良劑，在土壤中施加生物質(zhì)炭有利于修復(fù)污染土壤、改善土壤質(zhì)量，顯著提高了土壤中的速效鉀含量，mb500和mb700使土壤中的總氮含量顯著提升，mb500顯著提升了土壤的速效磷含量。生物質(zhì)炭處理顯著提高了土壤的微生物碳、氮含量，改善了土壤的微生物環(huán)境。也表明了蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭處理可以助力作物品質(zhì)提升和安全生產(chǎn)，顯著提高不結(jié)球白菜的產(chǎn)量，提高不結(jié)球白菜的可溶性糖含量，提高了對n、k、p的吸收量，降低不結(jié)球白菜pb和cd吸收，從而促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)特征：

1.一種蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將干蜜瓜秸稈和干吊繩混合、粉碎后，加熱至400-700℃進(jìn)行熱解炭化，冷卻后得到。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述干蜜瓜秸稈和干吊繩的質(zhì)量比為(90-94):(6-10)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，粉碎至干蜜瓜秸稈和干吊繩的長度均為3-7cm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述加熱過程中的升溫速率為3-7℃/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述熱解炭化的時間為1.5-2.5h。

6.權(quán)利要求1-5任一項所述制備方法制得的蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭。

7.權(quán)利要求6所述蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭在吸附水體重金屬中的應(yīng)用。

8.權(quán)利要求6所述蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭在吸附土壤重金屬中的應(yīng)用。

9.權(quán)利要求6所述蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭在改善土壤理化性質(zhì)中的應(yīng)用。

10.權(quán)利要求6所述蜜瓜秸稈-吊繩共熱解生物質(zhì)炭在提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及農(nóng)作廢棄物的資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種蜜瓜秸稈?吊繩共熱解生物質(zhì)炭及其制備方法，包括如下步驟：將干蜜瓜秸稈和干吊繩混合粉碎后，加熱至400?700℃進(jìn)行熱解炭化，冷卻后得到。采用本發(fā)明所述技術(shù)方案制備的蜜瓜秸稈?吊繩共熱解生物質(zhì)炭可有效吸附土壤或水體中重金屬，實現(xiàn)重金屬污染修復(fù)；還能夠改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤pH值、有機(jī)質(zhì)含量和改善土壤含水率，改善土壤養(yǎng)分有效性和養(yǎng)分利用率，提高土壤肥力；還能夠促進(jìn)作物對養(yǎng)分的吸收利用以及生長，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：卞榮軍,王燕,于秋雨,龔雪柳,吳佳蓉,覃景嵩,趙近凱,張旭輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26