本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種棉花秸稈綜合利用方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源量大而廣。但是，大部分秸稈在田間、地頭或場(chǎng)院被燒掉，或者農(nóng)戶直接用作生活燃料，或者將秸稈棄置不用亂堆亂放。這樣做不僅浪費(fèi)了資源，而且還嚴(yán)重污染了環(huán)境。隨著畜牧業(yè)、工業(yè)的發(fā)展，秸稈也越來(lái)越受到重視，但是，目前我國(guó)秸稈的利用方式還處于較低的水平，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有很大的差距。我國(guó)是世界上最大的產(chǎn)棉國(guó)，我國(guó)棉花產(chǎn)量占世界棉花產(chǎn)量的1/4以上，在生產(chǎn)棉花的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量棉花秸稈廢棄物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有超過(guò)50％的棉花秸稈被廢棄或燃燒，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。若能將這些豐富的廢棄秸稈有效利用，不僅能變廢為寶、造福于民，還能提高棉花種植的綜合經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，對(duì)棉花秸稈進(jìn)行資源開(kāi)發(fā)和利用的研究報(bào)道較多，然而多集中在制漿造紙、發(fā)酵飼料、建筑材料、化工產(chǎn)品原材料及制造食用菌等方面。
cn105177052a公開(kāi)了一種秸稈發(fā)酵工藝，包括以下步驟：步驟一，預(yù)處理：將收集的全部秸稈用常規(guī)方法進(jìn)行預(yù)處理；步驟二，水解：將預(yù)處理后的秸稈全部放入水解池，在上部用噴淋頭噴淋混合液；步驟三，厭氧：收集水解池底部的水解液，用輸送泵打入?yún)捬醭?，進(jìn)行厭氧發(fā)酵；步驟四，收集液體：將厭氧池出水一部分排入調(diào)節(jié)池中，一部分排入好氧池中；好氧池出水進(jìn)入沉淀池中，沉淀池出水排入調(diào)節(jié)池中；步驟五，回噴：將調(diào)節(jié)池中的混合液，用回噴泵通過(guò)水解池上的噴淋頭回噴至水解池上部；步驟六，重復(fù)步驟三至步驟六，至不產(chǎn)氣時(shí)止但不超過(guò)第二年秸稈收獲季；步驟七，出料：將水解池中的固形物取出。
cn103740585a公開(kāi)了一種秸稈沼氣發(fā)酵系統(tǒng)，涉及微生物學(xué)相關(guān)裝置技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明主要結(jié)構(gòu)包括發(fā)酵池，以及發(fā)酵池的頂部設(shè)有的進(jìn)料管和沼氣管，發(fā)酵池底部設(shè)有排渣口，發(fā)酵池的池體為雙層三段式的圓柱體結(jié)構(gòu)。
cn102453676a公開(kāi)了一種秸稈發(fā)酵劑，主要包括重量百分?jǐn)?shù)如下的微生物組分：糞鬼傘0.2-0.4份、青霉0.1-0.3份、木霉0.1-0.3份和墨汁鬼傘0.2-0.5份。
cn103146606a公開(kāi)了一種高效秸稈發(fā)酵微生物菌劑，包括白腐真菌、嗜酸乳桿菌、綠色木霉、枯草芽孢桿菌和產(chǎn)朊假絲酵母。
cn102337143a公開(kāi)了一種秸稈炭化方法，其包括：a高溫氣體活化、壓制：將軟質(zhì)秸稈稻草、麥秸、稻殼粉碎后在高壓條件下制成棒狀固體物；b、炭化：將a步驟的棒狀固體物放入秸稈汽化爐中，點(diǎn)火使秸稈在秸稈汽化爐中部分燃燒，所產(chǎn)生的熱能使其余秸稈碳化，秸稈碳化后可得到原秸稈干重的40～60％的秸稈碳；c、破碎成顆粒，通過(guò)轉(zhuǎn)爐與800～1000℃左右水蒸汽進(jìn)行活化造孔，再經(jīng)過(guò)漂洗、干燥、磨粉等工藝制成活性炭。
cn102786970a公開(kāi)了一種農(nóng)作物秸稈連續(xù)有氧快速炭化工藝，包括如下步驟：(1)將風(fēng)干切割后的秸稈以一定的進(jìn)料速率連續(xù)輸送至炭化反應(yīng)器中進(jìn)行炭化反應(yīng)，通入空氣并點(diǎn)燃部分秸稈為整體炭化提供熱量，炭化反應(yīng)生成的炭以一定的出炭速率連續(xù)輸出；(2)經(jīng)過(guò)步驟(1)炭化反應(yīng)之后，秸稈轉(zhuǎn)化成的炭經(jīng)由帶有冷卻水套的封閉螺旋輸送器送出，出炭溫度低于80℃。
cn105879838a公開(kāi)了一種改性棉花秸稈生物質(zhì)炭制備重金屬高效吸附劑的方法，(1)把洗凈烘干的棉花秸稈剪碎，粉碎過(guò)20-100目篩后，在馬弗爐中于300℃溫度下炭化3-6h即得；(2)將步驟(1)制備得到的棉花生物質(zhì)炭中先加入0.3mol/lkmno4溶液，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％hno3溶液，85-95℃恒溫加熱2.5-3.5h，過(guò)濾、清洗、烘干后得到改性后的產(chǎn)物，所述生物質(zhì)炭與kmno4溶液和hno3溶液的用量比為1g：(7-7.8)ml：(3.3-4.0)ml。
jp2010/055492a公開(kāi)了一種生物質(zhì)炭的制造方法，其將生物質(zhì)炭化，生成生物質(zhì)炭和含有焦油的廢氣，使所述排出的氣體中的焦油的至少一部分與所述生物質(zhì)及/或所述生物質(zhì)炭接觸，制造焦油附著而作為炭化物析出的生物質(zhì)炭。
“利用棉花秸稈生產(chǎn)食用菌技術(shù)模式”，陳書珍等，河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，16(11)：89-91介紹了食用茵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前景，分析了利用棉花秸稈生產(chǎn)食用茵的意義和技術(shù)的可行性；從原料準(zhǔn)備、營(yíng)養(yǎng)料配方、播種發(fā)茵、出菇期管理、采收等方面，分別介紹了利用棉花秸稈生產(chǎn)平菇和香菇的技術(shù)要點(diǎn)。。
然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，都未將棉花桿徑與棉葉、棉殼區(qū)分開(kāi)處理并分別加以利用，實(shí)際上，棉葉和棉殼在制備生物炭時(shí)，生物炭的品質(zhì)遠(yuǎn)低于棉花桿徑制成的生物炭,棉葉和棉殼并不適合制備生物炭，反而會(huì)降低生物炭的品質(zhì)，而同時(shí)，棉花秸稈難以發(fā)酵降解，因此對(duì)二者的利用缺乏針對(duì)性。本領(lǐng)域需要一種能夠?qū)⒚藁U徑與棉葉、棉殼分開(kāi)利用，選擇適合二者的合適處理方式并將其綜合利用使得棉花秸稈的各個(gè)部分都能實(shí)現(xiàn)最大價(jià)值化的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入研究和大量實(shí)驗(yàn)，充分結(jié)合棉花秸稈的棉花桿徑與棉殼、棉葉的組織特性差異，對(duì)二者進(jìn)行了差異化和針對(duì)性處理，從而來(lái)提高棉花秸稈的綜合利用率和利用效益。
在本發(fā)明的一方面，提供了棉花秸稈綜合利用方法，該方法包括：(1)將棉花秸稈進(jìn)行處理，除去棉葉和棉殼，收集棉葉和棉殼待用；(2)將棉葉和棉殼粉碎，然后通過(guò)發(fā)酵處理制成肥料；和(3)將除去棉葉和棉殼的棉花秸稈截成段材，制成生物炭。
所述步驟(2)優(yōu)選包括通過(guò)二次發(fā)酵處理來(lái)制備肥料。
優(yōu)選地，在步驟(2)中，將粉碎的棉葉和棉殼粉碎與動(dòng)物糞混合，然后進(jìn)行發(fā)酵來(lái)制備肥料即生物肥料。棉葉和棉殼的重量與動(dòng)物糞的重量之比可以為1:2-1:10，優(yōu)選1-6。
所述動(dòng)物糞可以為牛糞或豬糞或雞糞，優(yōu)選為新鮮的動(dòng)物糞。更優(yōu)選地，所述動(dòng)物糞為豬糞。
本發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，處于經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算，所述動(dòng)物糞優(yōu)選來(lái)自與棉花秸稈處理相距200km以內(nèi)的養(yǎng)殖場(chǎng)。
所述步驟(3)生物炭的制備可以為采取高溫水蒸氣炭化進(jìn)行制備。所述水蒸氣不含氧氣。
就本發(fā)明而言，所述步驟(2)優(yōu)選包括以下步驟：
①在將棉葉和棉殼與動(dòng)物糞按1:2-1:10，優(yōu)選1:8的重量比混合均勻后，可以通過(guò)加入水分調(diào)節(jié)發(fā)酵物料含水率為40％-70％重量，優(yōu)選60％重量，另外通過(guò)添加尿素或谷殼(例如稻殼)，調(diào)節(jié)發(fā)酵物料的c/n比為20:1-30:l，然后接種第一發(fā)酵菌劑，基于發(fā)酵物料的重量計(jì)，復(fù)合微生物菌劑的接種量為為0.5‰-3.0‰，3d翻堆一次，發(fā)酵周期25d，發(fā)酵環(huán)境溫度為25℃，進(jìn)行第一次發(fā)酵；
②在第一發(fā)酵結(jié)束后，通過(guò)加入水或者自然降溫使發(fā)酵物料內(nèi)部(優(yōu)選中心)的溫度降至約50℃，加入第二發(fā)酵菌劑，進(jìn)行第二次發(fā)酵，每天翻堆一次，發(fā)酵周期20d，發(fā)酵環(huán)境溫度為25℃；從而制得肥料，即生物肥料。
在上述第一發(fā)酵和第二發(fā)酵中，通風(fēng)量可以為每立方米物料100-200m3/d。
所述第一發(fā)酵菌劑和第二發(fā)酵菌劑優(yōu)選不同。
優(yōu)選地，所述第一發(fā)酵菌劑通過(guò)如下方法制得：將綠色木霉、米曲霉、枯草芽孢桿菌和假單胞菌(可購(gòu)自山東沂源康源公司)在培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，再按比例混合而制成，具體地：①用無(wú)菌生理鹽水洗滌各菌株的保存斜面，至無(wú)菌三角瓶中搖勻即成菌懸液：②將菌懸液接種于種子瓶中，在30℃，280rpm條件下培養(yǎng)12h得到種子液；③將10％的種子液接種到發(fā)酵瓶中擴(kuò)大培養(yǎng)48h得到各菌株的發(fā)酵液；分別將各菌株的發(fā)酵液與滅菌麩皮按1:1的重量比混合發(fā)酵24-72h后晾干，制成固體菌劑；將制備的各種固體菌劑按米曲霉：綠色木霉：枯草芽孢桿菌：假單胞菌為(3-5)：(3-5)：(1-2)：(l-2)，優(yōu)選3:3:1:1的比例混合均勻，制得第一發(fā)酵菌劑。研究發(fā)現(xiàn)，該第一發(fā)酵菌劑更能促進(jìn)堆肥溫度上升，高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，從而為下一步的二次發(fā)酵提供了發(fā)酵溫度保證，另外，當(dāng)使用該第一發(fā)酵菌劑時(shí)，肥料總養(yǎng)分含量高，堆肥效果良好。
優(yōu)選地，所述第二發(fā)酵菌劑通過(guò)如下方法制得：在三角瓶中裝入培養(yǎng)液(例如50ml)，然后將彩絨革蓋菌、產(chǎn)黃青霉(二者均購(gòu)自國(guó)家林業(yè)科學(xué)院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所)和em菌劑(購(gòu)自京愛(ài)睦樂(lè)科技有限公司)分別接種到各自的發(fā)酵液體培養(yǎng)基中，其中，彩絨革蓋菌和產(chǎn)黃青霉的培養(yǎng)基組成如下：以重量份計(jì)，葡萄糖10份，蛋白胨5份，硝酸鉀1份，氯化鈉0.5份，磷酸氫二鉀0.5份，硫酸鎂0.5份，硫酸亞鐵0.01份，適量蒸餾水(例如，每20g培養(yǎng)基固體組分1000ml蒸餾水)，ph為7.2-7.4；em菌劑的培養(yǎng)基為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，其組成如下：以重量份計(jì)，牛肉膏3.0份，蛋白胨5.0份，氯化鈉5.0份，適量蒸餾水(例如，每20g培養(yǎng)基固體組分1000ml蒸餾水)，ph為7.0-7.1；將上述接種后的培養(yǎng)基在28℃，1200r/h速度下振蕩培養(yǎng)96h；然后將上述三種微生物菌種在生物液體發(fā)酵罐中擴(kuò)大繁殖，并按照(1-3):(1-3):(5-10)的比例進(jìn)行組合，制得第二復(fù)合菌劑。本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，該第二復(fù)合菌劑特別適合北方地區(qū)、特別是北方寒區(qū)或寒冷季節(jié)堆肥發(fā)酵，為秋季棉花秸稈的當(dāng)年度發(fā)酵創(chuàng)造了條件，減少棉花秸稈積壓和變質(zhì)。例如在新疆地區(qū)，棉花收獲期后氣溫很快轉(zhuǎn)冷，一般的發(fā)酵菌劑或單一發(fā)酵菌劑無(wú)法在此低氣溫下有效進(jìn)行發(fā)酵。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種棉花秸稈綜合利用方法即水熱炭化方法，即由棉花秸稈制生物炭的方法(如棉花秸稈綜合利用方法中的步驟(3))，該方法包括以下步驟：(1)將棉花秸稈截成段材，段材的平均長(zhǎng)度為0.5cm-2cm，優(yōu)選0.5-1.0cm，最優(yōu)選0.6-0.8cm；(2)將棉花秸稈段材浸泡在nh4cl溶液中，在50-80℃下浸泡1-5h；(3)將步驟(2)的經(jīng)浸泡的棉花秸稈段材取出，瀝干；(4)將瀝干后的棉花秸稈段材置于容器中，通入溫度為150-400℃的水蒸氣，加熱2-6h；(5)然后冷卻至室溫，用鹽酸溶液充分洗滌炭化產(chǎn)物，再用蒸餾水洗滌，直到洗滌溶液的ph為6-7，然后烘干，即得生物質(zhì)炭。
所述生物質(zhì)炭特別適合于用于土壤改良。
優(yōu)選地，所述水蒸氣不含氧氣。
所述水蒸氣優(yōu)選包含于水蒸氣體積計(jì)10-50v％的氮?dú)狻?/p>
在本發(fā)明的方法中，所述nh4cl溶液為水溶液，其濃度為0.1-0.5mol/l。
優(yōu)選地，所述水蒸氣的溫度為350℃。
所述棉花秸稈與nh4cl溶液的質(zhì)量比優(yōu)選為1:2-1:5。
任選地和優(yōu)選地，在步驟(1)之前，還包括對(duì)棉花秸稈進(jìn)行預(yù)處理，該預(yù)處理包括除去棉花秸稈上的棉花葉和棉花殼。
所述容器可以為炭化容器。所述炭化容器優(yōu)選為管式爐或隧道式加熱容器。
本發(fā)明方法制得的生物質(zhì)炭與常采用的干餾(熱分解)或者采用惰性氣體如氮?dú)庾鳛檩d氣進(jìn)行分解制得的炭相比，由于高溫水蒸氣具有高滲透性，炭化溫度相對(duì)低且時(shí)間短，高溫水蒸氣的使用使得制備的生物質(zhì)炭具有豐富的孔結(jié)構(gòu)，并且與現(xiàn)有技術(shù)方法相比，能夠保留和獲得更高含量的有機(jī)質(zhì)，從而使生物質(zhì)碳在用作土壤改良成分時(shí)具有較高的肥效。
通過(guò)本發(fā)明方法，還能夠獲得較高的得炭收率，本發(fā)明方法的生物質(zhì)炭的收率為50-70％，優(yōu)選60％。與此形成對(duì)比的是，在采用氮?dú)庾鳛檩d氣進(jìn)行熱分解的方法中，炭收率或得炭率為約40％。
在現(xiàn)有的一般生物質(zhì)炭制備中，加入氯化鋅作為化學(xué)活化劑。然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的生物質(zhì)炭基本都是針對(duì)吸附用活性炭制備作出的，如果將這種方法制得的生物質(zhì)碳用于土壤改良或修復(fù)，則會(huì)給土壤中引入不希望的鋅離子，鋅離子會(huì)進(jìn)入所種植的作物中，進(jìn)而給人體帶來(lái)危害。為此，本發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究，采用nh4cl作為活化劑，其活化效果比氯化鋅略低，但是不會(huì)給土壤帶來(lái)危害，并且殘留的銨還能夠給土壤帶來(lái)肥力增效的氮元素。采用nh4cl作為活化劑在現(xiàn)有技術(shù)中尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。
為了進(jìn)一步提高活化效果，本發(fā)明人還開(kāi)發(fā)了一種下式(i)所示的新的活化劑，其可以替代nh4cl活化劑：
該化合物具有良好的成孔效果，可以特別有利于在生物質(zhì)炭中形成大孔，其活化效果優(yōu)于nh4cl和氯化鋅。
式(i)所示的活化劑可以通過(guò)如下方法制得：將咪唑和1-溴代丁烷按化學(xué)計(jì)量比加入dmf溶液中，加熱回流1-3h，冷卻至室溫，過(guò)濾，然后將濾出物減壓除去dmf溶劑，再加入冷的鹽酸溶液，在室溫下攪拌1-2h，在進(jìn)行減壓濃縮，獲得黃色油狀物，即為式(i)所示的活化劑。
通過(guò)采用式(i)的活化劑，與采用nh4cl作為活化劑相比，可以使大孔比例提高20-30％，與zncl2相比，可以使大孔比例提高5-10％，從而更有利于對(duì)土壤中溶解氮和礦物質(zhì)元素的吸附容納，盡管式(i)的活化劑成本明顯高于nh4cl，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)土壤改良要求作出選擇。
就本發(fā)明而言，與單純水蒸氣炭化相比，氮?dú)獾拇嬖谀軌蛱岣咛炕橘|(zhì)的熱值，提高加熱效率從而提高炭化效率，同時(shí)還可以節(jié)約蒸氣的用量，另外，通過(guò)氮?dú)獾募尤?，可以調(diào)節(jié)所需的蒸氣分壓，使工藝操作更加靈活。
本發(fā)明人經(jīng)研究還發(fā)現(xiàn)，如果按照常規(guī)操作方法將棉花秸稈進(jìn)行粉碎來(lái)進(jìn)行炭化，會(huì)影響其纖維素織構(gòu)，進(jìn)而在炭化過(guò)程中會(huì)影響制得的生物炭的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。用于土壤改良的生物炭與用于其它用途例如吸附劑的活性炭，在性質(zhì)和形態(tài)上有不同要求，研究發(fā)現(xiàn)用于土壤改良的生物炭不期望炭化完全，作為不徹底炭化產(chǎn)物可能效果更好，在這種情況下既能夠發(fā)貨生物炭的多孔性有點(diǎn)，又能保留生物質(zhì)的生物營(yíng)養(yǎng)成分例如不完全炭化的有機(jī)質(zhì)例如纖維素等。如果將棉花秸稈進(jìn)行粉碎然后進(jìn)行炭化，則極易使棉花秸稈完全炭化，并且增加了工藝能耗和成本。當(dāng)采用本發(fā)明的方法采用段狀棉花秸稈進(jìn)行炭化時(shí)，從秸稈的中心向外部，炭化逐漸更加充分，即外層炭保護(hù)內(nèi)部不完全炭化產(chǎn)物，能夠?qū)⑻亢蜕餇I(yíng)養(yǎng)成分的優(yōu)點(diǎn)充分結(jié)合。即使將得到的產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，也能夠保留足夠的土壤營(yíng)養(yǎng)成分。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，如果不做截?cái)嗵幚?，則無(wú)法有效浸漬和炭化，給工藝帶來(lái)很大麻煩。研究表明，段材的平均長(zhǎng)度為0.5cm-2cm，優(yōu)選0.5-1.0cm時(shí)最為有利，高于或低于該范圍都難以獲得理想的活化或炭化效果。
參考圖1，圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明方法獲得的生物質(zhì)炭的sem圖。由所述圖可以看出，根據(jù)本發(fā)明方法獲得的炭化產(chǎn)物保留了一定的纖維素形態(tài)。另外，從其不規(guī)則和粗糙形態(tài)可以看出，制得的生物炭具有高的表面積。在炭化過(guò)程中，氯化銨的蒸發(fā)在生物炭中留下豐富孔隙。
由于本發(fā)明的生物質(zhì)炭生物炭富含有機(jī)碳，可以增加土壤有機(jī)碳含量，施入土壤后，可使其長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定而不易在短時(shí)間內(nèi)被微生物分解，其有機(jī)碳可大部分保存下來(lái)，并可減少由于碳的礦化作用所消耗的氮素營(yíng)養(yǎng)，從而較秸稈還田和施用豬廄肥以及普通炭化產(chǎn)品能夠顯著提高土壤有機(jī)碳和全氮含量。
在所述步驟(4)中，壓力優(yōu)選為0.1-0.5mpa。
就本發(fā)明而言，所述瀝干與本領(lǐng)域中的瀝干含義基本相同，是指瀝除大部分水，不影響后續(xù)操作即可。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的生物炭的bet比表面積(sbet)為200-1800m2/g，優(yōu)選為1800m2/g。
更優(yōu)選地，本發(fā)明的生物質(zhì)炭表面富含含氧官能團(tuán)。富含含氧官能團(tuán)可以顯著增加生物質(zhì)炭的吸附能力和交換活性，從而增加土壤陽(yáng)離子交換量，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的緩慢釋放，降低養(yǎng)分淋洗，提高養(yǎng)分利用率。
在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，優(yōu)選將本發(fā)明獲得的生物質(zhì)炭和生物肥料以3:1-10:1，優(yōu)選6:1的重量比混合，制得土壤改良肥料。
附圖說(shuō)明
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1獲得的生物質(zhì)炭的sem圖。
具體實(shí)施方案
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，生物質(zhì)炭的比表面積可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)bet法測(cè)定；總孔體積和平均孔徑可以根據(jù)sem圖進(jìn)行測(cè)定，表面官能團(tuán)含量根據(jù)o原子含量以及xps數(shù)據(jù)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算；養(yǎng)分測(cè)定可采用土壤農(nóng)化分析常規(guī)方法。
實(shí)施例1
棉花秸稈取自濟(jì)南市商河縣，取2015年度棉花采收后的成熟棉稈，除去去葉、殼，無(wú)需除去側(cè)枝，存放于試驗(yàn)室通風(fēng)陰涼待用。將棉花秸稈截成段材，段材平均長(zhǎng)度為0.8cm，將截?cái)嗟拿藁ń斩捊菰趎h4cl溶液中，在60℃下浸泡3h，然后將經(jīng)浸泡的棉花秸稈取出瀝干，將瀝干后的棉花秸稈置于管式加熱器(來(lái)自鞏義市麗華機(jī)械公司)中，通入溫度為350℃的水蒸氣，壓力為0.3mpa，加熱5h，然后冷卻至室溫，取出，用35％鹽酸溶液充分洗滌產(chǎn)物，再用蒸餾水洗滌，直到洗滌溶液的ph為6-7之間，然后烘干，即得生物質(zhì)炭。
經(jīng)檢測(cè)，該生物質(zhì)炭的sbet＝1401m2/g，炭收率為62％，總有機(jī)碳含量為510g/kg。
實(shí)施例2
將實(shí)施例1中分離出的棉葉和棉殼與新鮮牛糞按1:8的重量比混合均勻，通過(guò)加入水分調(diào)節(jié)發(fā)酵物料含水率為60重量％，另外通過(guò)添加尿素和谷殼調(diào)節(jié)發(fā)酵物料的c/n為25:l，然后接種前文所述的第一發(fā)酵菌劑，基于發(fā)酵物料的重量計(jì)，復(fù)合微生物菌劑的接種量為為0.8‰，3d翻堆一次，發(fā)酵周期25d，發(fā)酵環(huán)境溫度為25℃，進(jìn)行第一次發(fā)酵；在第一發(fā)酵結(jié)束后，通過(guò)加入水或者自然降溫使發(fā)酵物料內(nèi)部溫度降至約50℃，加入前文所述的第二發(fā)酵菌劑，進(jìn)行第二次發(fā)酵，每天翻堆一次，發(fā)酵周期20d，發(fā)酵環(huán)境溫度為25℃，制得生物肥料。在上述第一發(fā)酵和第二發(fā)酵中，通風(fēng)量為每立方米物料150m3/d。該生物肥料可以直接施用到肥效貧瘠土壤進(jìn)行改良。
對(duì)比例1
重復(fù)實(shí)施例2的操作，區(qū)別僅在于不是將棉花截成段材，而是將其粉碎成長(zhǎng)度不超過(guò)1.0mm的顆?；蚍蹱钗?。經(jīng)檢測(cè)，制得的生物質(zhì)炭的sbet＝1232m2/g，炭收率為64％，總有機(jī)碳含量為401g/kg。
由上面實(shí)施例和對(duì)比例可以清楚地看出，對(duì)比例1的比表面積降低，推測(cè)其原因，當(dāng)采用粉末狀棉花秸稈時(shí)，炭化過(guò)于完全，有機(jī)質(zhì)分解過(guò)于充分，另外孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌，導(dǎo)致比表面積降低，這可導(dǎo)致當(dāng)其用于土壤改良時(shí)對(duì)溶解氮和其它營(yíng)養(yǎng)成分和礦物的固持容納不足。另外實(shí)施例1的總有機(jī)碳含量相對(duì)較高，可以增加土壤的有機(jī)炭含量，從而提高土壤的養(yǎng)分吸持容量及持水容量。本發(fā)明還可以有效制得肥效高的生物肥料。從而使棉花秸稈得到極為全面的綜合利用。
本書面描述使用實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可授予專利的范圍由其所附的權(quán)利要求書限定，且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這種其它實(shí)例具有不異于權(quán)利要求書的字面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果這種其它實(shí)例包括與權(quán)利要求書的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這種其它實(shí)例意圖處于權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。在不會(huì)造成不一致的程度下，通過(guò)參考將本文中參考的所有引用之處并入本文中。