一种蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭及其制备方法和应用

本发明涉及农作废弃物的资源化利用，尤其涉及一种蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭及其制备方法和应用。

背景技术：

1、当前，农业生物质废弃物的安全处理和高效利用已经受到了广泛关注，生物质废弃物的资源化利用关系到农业和环境的发展。随着我国农业的发展，为提高作物产量和品质，塑料制品在农业生产中被广泛应用。虽然农业生产中对塑料农资产品进行了集中收集，但其资源化利用过程中可能存在着短板并对生态环境造成一定负面影响。特别地，秸秆等农业生物质废弃物与塑料制品在生产过后难以分离，使得对其进行资源化利用存在困难。例如，蜜瓜种植过程中吊蔓与覆膜是保证蜜瓜产量与品质的关键栽培技术，但随着产生的大量塑料绳与废弃地膜不可避免的与藤蔓混合，导致藤蔓废弃物综合利用潜力低，循环利用模式不畅。大量塑料废弃物的掺混使得堆肥处理产品质量低下，而微塑料颗粒等新型污染物随堆翻过程逐渐产生可能影响着有机肥料的销售和使用。研究表明，农膜等塑料品随秸秆还田以及有机堆肥的施用是微塑料进入土壤的重要潜在途径，可对土壤健康和植物生长等造成直接的影响，而且具有沿食物链富集的风险。长期高浓度的塑料微粒进入土壤后，随着塑料颗粒的进一步破碎和老化还改变土壤中污染物的化学特性和行为，也将伴随着聚合物单体的释放(如邻苯二甲酸酯等)，可能带来不可恢复的环境和健康风险。随着种植规模和藤蔓废弃物产生量的逐渐增加，有限的焚烧发电处理能力也捉襟见肘，无法实现废弃物的全量处理。如果继续采用传统方式处置这类废弃物，不仅造成生物质资源浪费，也增加了环境风险。

2、因此，围绕农业生产过程中生物质废弃物与塑料残余的协同处理是当前的农业发展的重要需求，寻找一种高效、合理、资源化利用农业生物质和塑料废弃物的方法十分必要，这同时也关系到农村环境良性循环，是当前亟待解决的重要科学问题之一，也是保证农业绿色发展的重中之重。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭及其制备方法，采用本发明所述技术方案制备的蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭可有效吸附土壤或水体中重金属，实现重金属污染修复；改善土壤理化性质，促进作物对养分的吸收利用以及生长，提高作物产量和品质。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭的制备方法，包括如下步骤：将干蜜瓜秸秆和干吊绳混合、粉碎后，加热至400-700℃进行热解炭化，冷却后得到。

4、作为优选，所述干蜜瓜秸秆和干吊绳的质量比为(90-94):(6-10)。

5、作为优选，所述干吊绳的材质为聚丙烯。

6、作为优选，粉碎至干蜜瓜秸秆和干吊绳的长度均为3-7cm。

7、作为优选，所述加热过程中的升温速率为3-7℃/min。

8、作为优选，所述热解炭化的时间为1.5-2.5h。

9、本发明提供了所述制备方法制得的蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭。

10、本发明还提供了所述蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭在吸附水体重金属中的应用。

11、本发明还提供了所述蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭在吸附土壤重金属中的应用。

12、本发明还提供了所述蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭在改善土壤理化性质中的应用。

13、本发明还提供了所述蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭在提高作物产量和品质中的应用。

14、通过采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

15、1.通过本发明所述技术方案制备的蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭可有效吸附土壤或水体中重金属，实现重金属污染修复；还能够改善土壤理化性质，提高土壤ph值、有机质含量和改善土壤含水率，改善土壤养分有效性和养分利用率，提高土壤肥力；还能够促进作物对养分的吸收利用以及生长，提高作物产量和品质

16、2.本发明中的实验结果表明，蜜瓜秸秆-吊绳共热解炭的理化性质受温度影响，随着热解温度从500℃升高至700℃，蜜瓜秸秆-吊绳共热解炭的产率从50.38％下降到43.57％，ph升高，比表面积、总孔容和平均孔径增大，芳香性增强，有机碳含量升高，养分含量降低，mb700的速效磷和速效钾含量较mb500分别降低了24.3％和23.7％。也表明化学吸附和单分子层吸附是生物质炭吸附pb2+和cd2+的主要过程，mb500对pb2+和cd2+的理论最大吸附容量分别为159.52mg/g和46.74mg/g，高于mb700对pb2+和cd2+的理论最大吸附容量98.40mg/g和28.03mg/g。也表明了不仅可以作为土壤重金属钝化剂，还是一种优良的土壤改良剂，在土壤中施加生物质炭有利于修复污染土壤、改善土壤质量，显著提高了土壤中的速效钾含量，mb500和mb700使土壤中的总氮含量显著提升，mb500显著提升了土壤的速效磷含量。生物质炭处理显著提高了土壤的微生物碳、氮含量，改善了土壤的微生物环境。也表明了蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭处理可以助力作物品质提升和安全生产，显著提高不结球白菜的产量，提高不结球白菜的可溶性糖含量，提高了对n、k、p的吸收量，降低不结球白菜pb和cd吸收，从而促进我国农业的可持续发展。

技术特征：

1.一种蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将干蜜瓜秸秆和干吊绳混合、粉碎后，加热至400-700℃进行热解炭化，冷却后得到。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干蜜瓜秸秆和干吊绳的质量比为(90-94):(6-10)；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，粉碎至干蜜瓜秸秆和干吊绳的长度均为3-7cm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热过程中的升温速率为3-7℃/min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热解炭化的时间为1.5-2.5h。

6.权利要求1-5任一项所述制备方法制得的蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭。

7.权利要求6所述蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭在吸附水体重金属中的应用。

8.权利要求6所述蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭在吸附土壤重金属中的应用。

9.权利要求6所述蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭在改善土壤理化性质中的应用。

10.权利要求6所述蜜瓜秸秆-吊绳共热解生物质炭在提高作物产量和品质中的应用。

技术总结
本发明涉及农作废弃物的资源化利用技术领域。本发明提供了一种蜜瓜秸秆‑吊绳共热解生物质炭及其制备方法，包括如下步骤：将干蜜瓜秸秆和干吊绳混合粉碎后，加热至400‑700℃进行热解炭化，冷却后得到。采用本发明所述技术方案制备的蜜瓜秸秆‑吊绳共热解生物质炭可有效吸附土壤或水体中重金属，实现重金属污染修复；还能够改善土壤理化性质，提高土壤pH值、有机质含量和改善土壤含水率，改善土壤养分有效性和养分利用率，提高土壤肥力；还能够促进作物对养分的吸收利用以及生长，提高作物产量和品质。

技术研发人员：卞荣军,王燕,于秋雨,龚雪柳,吴佳蓉,覃景嵩,赵近凯,张旭辉
受保护的技术使用者：南京农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/26