本發(fā)明屬于秸稈應用
技術領域：
，具體涉及一種生物質炭。
背景技術：
：人類的大量開采導致煤、石油焦等傳統活性炭原料儲量銳減，世界面臨能源與環(huán)境危機。因此必須尋求一種綠色環(huán)保、低成本高功效和可持續(xù)發(fā)展的新能源來滿足對能源日益增長的巨大需求。由于以生物質為原料制備的生物質炭無污染、高儲量、可再生等特點，已成為最具發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧虾托履茉粗?。生物質資源雖然豐富，但由于保存和轉化的技術落后導致生物質資源浪費嚴重，我國是秸稈產出大國，農作物秸稈的污染問題一直是困擾農業(yè)發(fā)展的瓶頸，如秸稈等農業(yè)廢棄物在田間焚燒，林業(yè)產品加工產生的木屑、鋸末等被直接丟棄，食品加工的殼、皮等被當作垃圾填埋，這不僅污染了環(huán)境，還造成了生物質資源的巨大浪費。因此，將生物質原料轉化為生物質炭不僅實現了廢棄資源的高附加值再利用，還滿足了對活性炭的巨大需求。生物質炭具有發(fā)達的孔隙結構，高的比表面積和豐富的表面官能團，這使生物質炭在能源與環(huán)境領域中有廣泛的應用前景。技術實現要素：本發(fā)明的目的是針對現有的問題，提供了一種生物質炭。本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：一種生物質炭，由玉米秸稈、小麥秸稈、棉花秸稈和針茅混合制成；具體為：將玉米秸稈、小麥秸稈、棉花秸稈和針茅按8-10:6-8:5-8:1-2質量比例混合后在100-102℃下烘干，然后進行粉碎處理，得到混合粉料，將混合粉料采用低溫等離子里處理，然后添加到熱解爐中，通入氬氣，排除熱解爐中的氧氣，熱解爐溫度快速加熱至102-105℃，保溫5-8min，然后以1℃/min速率升溫至360-364℃，保溫20-25min，再以2℃/min升溫速率升溫至580-586℃之間，分別進行多段保溫，最后自然冷卻至室溫，收集生物質炭，即可。進一步的，所述在100-102℃下烘干，具體烘干至總含水量低于1.5%，烘干時間大于1小時。進一步的，所述粉碎處理，具體粉碎至粒度為20-30目。進一步的，所述低溫等離子體處理具體為：將混合粉料添加到低溫等離子體處理裝置中進行低溫等離子體處理，處理氣體為二氧化碳，處理壓力為90-100pa，處理時間為10-15min。進一步的，所述熱解爐溫度快速加熱至102-105℃，具體為，在3.5min內將熱解爐溫度加熱至102-105℃。進一步的，所述針茅為營養(yǎng)生長期的針茅。進一步的，所述以2℃/min升溫速率升溫至580-585℃，分別進行多段保溫，具體為：升溫至580℃時，保溫5min，然后以2℃/min升溫速率升溫至582℃，保溫8min，再以2℃/min升溫速率升溫至586℃，保溫12min，即可。進一步的，所述生物質炭包括在肥料、修復污染土壤、土壤保肥保水、燃料中的應用。本發(fā)明相比現有技術具有以下優(yōu)點：本發(fā)明通過采用農作物秸稈與一定量的針茅混合制成生物質炭，同時通過對工藝參數的優(yōu)化，能夠使得生物質炭產率得到明顯的提高，通過先低溫處理，后進入高溫段，進行多段保溫處理，能夠促進生物質炭中的碳氫鍵，碳氧鍵斷裂，氫和氧從生物質炭中分離出來，生物質炭中的氫氧損失率要大于碳，碳能夠相對富集，同時通過高溫段的多段保溫作用，能夠促進熱解氣體的二次裂解，且因二次結炭與重聚反應致使生物質炭產量增加，本發(fā)明制備的生物質炭保留了明顯的生物組織多孔結構特征，一方面是由于生物質本身的海綿狀結構，另一方面是在農作物秸稈中加入了營養(yǎng)生長期的針茅，能夠促使得在脫水和裂解過程中，水分和揮發(fā)逐漸從生物質器官組織表面及內部逸出，形成許多多孔氣泡和氣孔，并且能夠避免常規(guī)農作物秸稈單獨制備生物質炭時隨著裂解溫度的提高，生物質炭的表面變得更加扁平，孔隙結構變差，孔隙變小，比孔容減小的現象發(fā)生，本發(fā)明中通過對物料進行的低溫等離子體處理，能夠改善物料組織結構，能夠抑制生物質炭的塑性變形，增加微孔形成，通過生物質炭的大量多孔結構，能夠在施入土壤中后，能夠增加透氣性，可為土壤中微生物提供生存繁殖的空間，促進養(yǎng)分轉化，并起到改良土壤物理結構的作用。本發(fā)明制備的生物質炭，不僅生物質炭產率高，對土壤具有良好的修復效果，并且能夠促進農作物對肥料養(yǎng)分的吸收，促進農作物生長，提高產量。具體實施方式實施例1一種生物質炭，由玉米秸稈、小麥秸稈、棉花秸稈和針茅混合制成；具體為：將玉米秸稈、小麥秸稈、棉花秸稈和針茅按8:6:5:1質量比例混合后在100℃下烘干，然后進行粉碎處理，得到混合粉料，將混合粉料采用低溫等離子里處理，然后添加到熱解爐中，通入氬氣，排除熱解爐中的氧氣，熱解爐溫度快速加熱至102℃，保溫5min，然后以1℃/min速率升溫至360℃，保溫20min，再以2℃/min升溫速率升溫至580-586℃之間，分別進行多段保溫，最后自然冷卻至室溫，收集生物質炭，即可。所述在100℃下烘干，具體烘干至總含水量低于1.5%，烘干時間大于1小時。所述粉碎處理，具體粉碎至粒度為20目。所述低溫等離子體處理具體為：將混合粉料添加到低溫等離子體處理裝置中進行低溫等離子體處理，處理氣體為二氧化碳，處理壓力為90pa，處理時間為10min。所述熱解爐溫度快速加熱至102℃，具體為，在3.5min內將熱解爐溫度加熱至102℃。所述針茅為營養(yǎng)生長期的針茅。所述以2℃/min升溫速率升溫至580-585℃，分別進行多段保溫，具體為：升溫至580℃時，保溫5min，然后以2℃/min升溫速率升溫至582℃，保溫8min，再以2℃/min升溫速率升溫至586℃，保溫12min，即可。所述生物質炭包括在肥料、修復污染土壤、土壤保肥保水、燃料中的應用。實施例2一種生物質炭，由玉米秸稈、小麥秸稈、棉花秸稈和針茅混合制成；具體為：將玉米秸稈、小麥秸稈、棉花秸稈和針茅按10:8:8:2質量比例混合后在102℃下烘干，然后進行粉碎處理，得到混合粉料，將混合粉料采用低溫等離子里處理，然后添加到熱解爐中，通入氬氣，排除熱解爐中的氧氣，熱解爐溫度快速加熱至105℃，保溫5-8min，然后以1℃/min速率升溫至364℃，保溫25min，再以2℃/min升溫速率升溫至580-586℃之間，分別進行多段保溫，最后自然冷卻至室溫，收集生物質炭，即可。所述在102℃下烘干，具體烘干至總含水量低于1.5%，烘干時間大于1小時。所述粉碎處理，具體粉碎至粒度為30目。所述低溫等離子體處理具體為：將混合粉料添加到低溫等離子體處理裝置中進行低溫等離子體處理，處理氣體為二氧化碳，處理壓力為100pa，處理時間為15min。所述熱解爐溫度快速加熱至105℃，具體為，在3.5min內將熱解爐溫度加熱至105℃。所述針茅為營養(yǎng)生長期的針茅。所述以2℃/min升溫速率升溫至580-585℃，分別進行多段保溫，具體為：升溫至580℃時，保溫5min，然后以2℃/min升溫速率升溫至582℃，保溫8min，再以2℃/min升溫速率升溫至586℃，保溫12min，即可。所述生物質炭包括在肥料、修復污染土壤、土壤保肥保水、燃料中的應用。實施例3一種生物質炭，由玉米秸稈、小麥秸稈、棉花秸稈和針茅混合制成；具體為：將玉米秸稈、小麥秸稈、棉花秸稈和針茅按9:7:6:1.5質量比例混合后在101℃下烘干，然后進行粉碎處理，得到混合粉料，將混合粉料采用低溫等離子里處理，然后添加到熱解爐中，通入氬氣，排除熱解爐中的氧氣，熱解爐溫度快速加熱至103℃，保溫6min，然后以1℃/min速率升溫至362℃，保溫22min，再以2℃/min升溫速率升溫至580-586℃之間，分別進行多段保溫，最后自然冷卻至室溫，收集生物質炭，即可。所述在101℃下烘干，具體烘干至總含水量低于1.5%，烘干時間大于1小時。所述粉碎處理，具體粉碎至粒度為25目。所述低溫等離子體處理具體為：將混合粉料添加到低溫等離子體處理裝置中進行低溫等離子體處理，處理氣體為二氧化碳，處理壓力為95pa，處理時間為12min。所述熱解爐溫度快速加熱至103℃，具體為，在3.5min內將熱解爐溫度加熱至103℃。所述針茅為營養(yǎng)生長期的針茅。所述以2℃/min升溫速率升溫至580-585℃，分別進行多段保溫，具體為：升溫至580℃時，保溫5min，然后以2℃/min升溫速率升溫至582℃，保溫8min，再以2℃/min升溫速率升溫至586℃，保溫12min，即可。所述生物質炭包括在肥料、修復污染土壤、土壤保肥保水、燃料中的應用。對比例1：與實施例1區(qū)別僅在于不添加針茅。對比例2：與實施例1區(qū)別僅在于不經過低溫等離子體處理。對比例3：與實施例1區(qū)別僅在于熱解爐升溫至580℃后，保溫25min，然后自然冷卻至室溫。對比例4：與實施例1區(qū)別僅在于熱解爐升溫至582℃后，保溫25min，然后自然冷卻至室溫。對比例5：與實施例1區(qū)別僅在于熱解爐升溫至586℃后，保溫25min，然后自然冷卻至室溫。試驗：選用地勢平坦、土壤質地均勻、土壤鹽堿中度、滴灌設施齊全完好的土地，選用相同品種的西瓜進行田間實驗，均自番茄幼苗5cm左右進行移栽到試驗田中，肥水管理與田間管理均相同，在番茄移栽到試驗田后，分別采用實施例與對比例制備的生物質炭進行穴施，每畝用量為30kg，同時設置一組未施生物質炭的對照組，然后進行對比各個試驗區(qū)的畝產量：表1西瓜由表1可以看出，本發(fā)明制備的生物質炭能夠降低肥料養(yǎng)分流失，提高肥料養(yǎng)分利用效率，促進植物生長，提高農作物產量。采用實施例與對比例方法進行制備生物質炭，對比各生物質炭產率：表2生物質炭產率%實施例175.62實施例275.38實施例375.46對比例160.18對比例275.30對比例372.25對比例471.63對比例570.18由表2可以看出，通過添加針茅，能夠顯著的提高生物質炭產率，采用本發(fā)明中的多段保溫能夠一定程度上提高生物質炭產率。當前第1頁12