一种利用香蕉假茎制备低温生物炭的方法

本发明涉及一种利用香蕉假茎制备低温生物炭的方法，属于固体废物资源化领域。

背景技术：

1、生物炭是生物质(如水稻秸秆、玉米秸秆和木屑等)在低温(<700℃)下缺氧不完全燃烧产生的富碳固体颗粒，由于其在固碳、缓解气候变化以及土壤改良等方面具有潜在的环境或农业效益而受到了人们的广泛关注。同时越来越多的研究发现生物炭能够去除环境污染物(如抗生素、农药和重金属)，这对固体废物资源化和环境污染控制都是双赢的。

2、香蕉是世界上产量第二大的水果，也是仅次于水稻、小麦和玉米的第四大粮食作物。2020年，全球香蕉种植面积达520万公顷，预计产量超过约1.19亿吨。同时，据估计，每吨香蕉果实将产生近3吨以香蕉假茎为主的废弃物，这些未能妥善处理的废弃物不仅会造成资源浪费、环境污染和疾病传播，并且可能产生大量的温室气体。因此，在“双碳”目标的背景下，迫切需要探索一种将香蕉假茎资源化的技术，以实现可持续发展。香蕉假茎中富含纤维素、半纤维素以及木质素等生物质成分，将其制成生物炭有望在解决固体废物处置难题的同时创造更多的经济价值。

技术实现思路

1、本发明提供一种利用香蕉假茎制备低温生物炭的方法，得到的低温香蕉假茎生物炭在有机物或重金属污染的水土环境中具有优异的修复作用。

2、本发明技术方案如下：

3、一种利用香蕉假茎制备低温生物炭的方法，具体包括以下步骤:

4、(1)将香蕉假茎洗净、风干，破碎后过100目筛；

5、(2)将步骤(1)所得香蕉假茎粉末置于烘箱中干燥；

6、(3)用300ml坩埚盛80～150g步骤(2)所得干燥后的香蕉假茎粉末，盖上盖子后置于马弗炉中通n2低温热解，得到生物炭；

7、(4)将步骤(3)制得生物炭经研磨后过200目筛，即得到低温香蕉假茎生物炭，添加适量up水后放入摇床中振荡1h，离心去掉上清液，多次重复直至上清液ph值为中性，然后置于真空干燥箱中烘干，得到水洗低温香蕉假茎生物炭。

8、步骤(1)中香蕉假茎洗净是先用自来水洗净，再用去离子水进行二次清洗。

9、步骤(2)中的烘箱的干燥温度为50～70℃，时间为12h。

10、步骤(3)中马弗炉升温速率为5℃/min，热解温度为300℃～500℃，热解时间为4h；热解结束后自然降温至室温，升温、降温及保温过程均需要保证在n2氛围下，n2流速控制在0.8～1l/min。

11、步骤(4)中生物炭与up水的比例控制为4～6g:500ml，摇床转速为150～200rpm，温度为25℃，离心机转速为3000～3500rpm，离心时间为20min，真空干燥箱温度为50～70℃。

12、本发明得到的低温香蕉假茎生物炭未经额外修饰，质地疏松，其表面含有丰富的含氧官能团，包括-oh、c＝o、-cooh以及c-o-c等，这些官能团富能够帮助其吸附有机污染物和重金属，且水洗能够增强其吸附能力；同时低温香蕉假茎生物炭富含钾盐，包括氯化钾、一水合草酸钾和碳酸氢钾，施加到土壤中时，不仅可以吸附土壤中有机污染物和重金属，同时还能提高土壤肥力，有助于作物生长。

技术特征：

1.一种利用香蕉假茎制备低温生物炭的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用香蕉假茎制备低温生物炭的方法，其特征在于，步骤(1)中香蕉假茎先用自来水洗净，再用去离子水进行二次清洗。

3.根据权利要求1所述的利用香蕉假茎制备低温生物炭的方法，其特征在于，步骤(2)中的干燥温度为50～70℃，时间为12h。

4.根据权利要求1所述的利用香蕉假茎制备低温生物炭的方法，其特征在于，步骤(3)中马弗炉升温速率为5℃/min，热解温度为300℃～500℃，热解时间为4h；热解结束后自然降温至室温，升温、降温、保温过程均需要保证在n2氛围下，n2流速为0.8～1l/min。

5.根据权利要求1所述的利的用香蕉假茎制备低温生物炭的方法，其特征在于，步骤(4)中生物炭与up水的比例为4～6g:500ml，摇床转速为150～200rpm，温度为25℃，离心机转速为3000～3500rpm，真空干燥温度为50～70℃。

技术总结本发明公开一种利用香蕉假茎制备低温生物炭的方法，将香蕉假茎洗净、风干，破碎后过筛、干燥，将烘干后的香蕉假茎粉末通N2低温热解，将热解制得的生物炭进行研磨后过200目筛，即得到低温香蕉假茎生物炭，所得生物炭研磨后加UP水放入摇床中进行水洗，离心去掉上清液，多次重复直至上清液pH值为中性，真空烘干，得到水洗低温香蕉假茎生物炭；本发明创新性地利用大宗固体废物香蕉假茎通过高效且简单的制备工艺生产低温生物炭，在变废为宝的同时减少了温室气体的排放，所得生物炭能够用于吸附水土环境中的有机污染物和重金属，具备经济、高效、绿色等特点，有利于推动循环经济和可持续发展。技术研发人员：王海风,李靖,杨洋,宋文义受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/9