熱解過程中,生物質(zhì)原料的結(jié)構(gòu)基本印記在了生物炭中,對生物炭的物理化學(xué)性質(zhì)具有決定性影響。生物質(zhì)熱解過程中,質(zhì)量損失(大部分以揮發(fā)有機物的形式)及不相稱的收縮或體積減少的發(fā)生,導(dǎo)致礦物及碳骨架形成,并且保留了原料的基本孔隙和結(jié)構(gòu)特征。生物炭的孔一般按直徑大小分為大孔(ID>50nm)、中孔(2nm<ID<50nm)和微孔(ID<2nm)。生物炭中保留的植物生物質(zhì)原料的蜂窩狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成了其主要的大孔。微孔主要由熱解過程中碳的損失及碳架的斷裂收縮形成。雖然大孔可能會作為微孔的前體,但是微孔貢獻了生物炭的大部分比表面積,微孔的含量與比表面積呈正相關(guān)。生物質(zhì)炭具有表面積大、多孔性以及吸附性強的特點,可以大量吸附土壤中的有機質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)。河南污泥生物質(zhì)炭
生物質(zhì)是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產(chǎn)生的各種有機體,即一切有生命的可以生長的有機物質(zhì)通稱為生物質(zhì)。它包括植物、動物和微生物。廣義概念:生物質(zhì)包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物為食物的動物及其生產(chǎn)的廢棄物。有代表性的生物質(zhì)如農(nóng)作物、農(nóng)作物廢棄物、木材、木材廢棄物和動物糞便。狹義概念:生物質(zhì)主要是指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實以外的秸稈、樹木等木質(zhì)纖維素 (簡稱木質(zhì)素)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質(zhì)。特點: 可再生性、低污染性、分布性。浙江污泥生物質(zhì)炭價格是多少生物質(zhì)炭施入土壤被普遍認為可以將大氣中的碳有效地固存在土壤之中。
生物質(zhì)炭制成炭基復(fù)合肥(炭為10-30%),還田以后有如下效果:(1) 增加土壤孔隙度,改善土壤通氣、透水狀況,緩解土壤板結(jié)的難題; (2) 將土壤中緊缺的氮、磷、鉀、鎂等大量元素返回到土壤中,而且還可以補充植物所必須的銅、鐵、鋅等微量元素;(3) 抑制土壤對磷的吸附,從而改善植物對磷的吸收利用;(4) 修復(fù)土壤重金屬污染,對污染土壤中的鎘(Cd)具有的吸附作用;(5)提高土壤的地溫(1-3℃),有利于作物的生長;(6)穩(wěn)定土壤的pH作用;(7)對肥料和農(nóng)藥的緩釋作用;(8)改善土壤的微生物環(huán)境的作用;(9)提高水稻等作物的抗倒伏作用;(10)固定二氧化碳作用。
生物炭的pH一般呈堿性,Balwant等研究發(fā)現(xiàn),生物炭pH介于6.93~10.26范圍之間,也有研究報道可以制備pH介于4~12之間的生物炭。生物炭中無機礦物是造成生物炭pH偏堿的主要原因,生物炭的表面含氧官能團(如羧基和羥基)也可能對生物炭的pH有一定的貢獻。陽離子交換量(CEC)是反映生物炭表面負電荷的參數(shù),也決定其在土壤中持留銨、鈣和鉀等陽離子的能力,生物炭CEC與其表面含氧官能團含量正相關(guān)?,F(xiàn)有報道中生物炭的CEC差異很大,介于71mmol/kg和34cmol/kg。Balwant等認為生物炭的CEC介于71.0~451.5mmol/kg范圍之間。生物質(zhì)炭是一種多孔質(zhì)炭材料,外觀黑色,形狀主要有粉狀和顆粒狀。
在2005年前后,隨著巴西亞馬遜流域考古發(fā)現(xiàn)黑土(blackearths,或terrapretadeindio(葡萄牙語)比周圍臨近土壤具有更高的碳含量和產(chǎn)量,生物炭逐漸引起了人們的興趣。巴西亞馬遜黑土主要有原住民燒烤后留下的木炭逐年累積而成。生物炭大劑量一次施用還是低劑量多年施用,目前還沒有明確答案。研究結(jié)果表明大劑量一次施用效果會持續(xù)2-3年時間,但如果超過80-120t/ha可能會造成作物減產(chǎn);而低劑量多年累積施用量即使達到144t/ha,仍能顯著提高小麥產(chǎn)量。主要原因可能是大劑量一次施用會急劇改變土壤理化性質(zhì),如pH。生物炭中含有焦油,焦油對作物生長有害。而低劑量多年施用進入土壤的焦油會被微生物分解,過多的堿性物質(zhì)也會被雨水淋洗掉,就不會引起土壤理化性質(zhì)的急劇變化和過量的焦油。生物質(zhì)炭本身含有一些可利用的養(yǎng)分如P、K、Ca、Mg,能增加土壤肥力和作物養(yǎng)分吸收。浙江污泥生物質(zhì)炭價格是多少
生物炭富含微孔,不但可以補充土壤的有機物含量,還可以有效地保存水分和養(yǎng)料,提高土壤肥力。河南污泥生物質(zhì)炭
“一炭三肥”炭基生態(tài)途徑以低溫熱解技術(shù)為基礎(chǔ),炭化利用多種農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)資源,形成了集農(nóng)業(yè)廢棄物處理、生物質(zhì)能源利用與土壤改良和環(huán)境治理的多元化利用途徑,主要產(chǎn)品包括生物質(zhì)炭(基礎(chǔ)產(chǎn)品)、土壤改良劑(炭基有機肥)、炭基復(fù)混(摻混)肥、液體復(fù)合肥4個產(chǎn)品。林木類生物質(zhì)炭pH高、孔隙發(fā)達,可直接用于重金屬污染農(nóng)田治理。秸稈類和城市污泥生物質(zhì)炭養(yǎng)分含量高,可以和化學(xué)肥料結(jié)合制備成生物質(zhì)炭基肥,部分替代化學(xué)肥料用于主要糧食作物生產(chǎn)。林木類、果殼類生物質(zhì)炭與畜禽糞污混合堆肥,通過接種有益微生物,制備土壤調(diào)理劑,用于鹽堿土、連作障礙土壤治理和中低產(chǎn)田土壤快速改良。其中,生物質(zhì)炭為土壤結(jié)構(gòu)重建提供有機質(zhì)支撐,畜禽糞污為土壤微生物和植物生長提供養(yǎng)分資源。炭化過程中產(chǎn)生的木醋液和生物質(zhì)炭浸提液用于生產(chǎn)商品液體有機肥,一方面為植物生長提供養(yǎng)分,另一方面可作為植物促生劑提高植物抗逆性。浸提后的生物質(zhì)炭保留了良好的孔隙結(jié)構(gòu)和表面活性,可用于重金屬污染土壤治理。炭化過程中產(chǎn)生的可燃氣體可直接為生物質(zhì)炭基肥制造、生物質(zhì)炭原料烘干提供能源。河南污泥生物質(zhì)炭