CN110935417A - 一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了温室气体减排领域的一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法，包括以下具体步骤：步骤一，原材料制备：采集成熟芦竹后，将其径部裁剪成1~3cm的芦竹片，风干1d，并在烘箱内烘干数小时；步骤二，芦竹片碳化：将所述芦竹片转移至马弗炉中，在惰性气体氛围下升温至碳化温度，恒温数小时后，自然降温至室温，得到芦竹生物炭；步骤三，将芦竹生物炭进行研磨，过筛，取80~40目的芦竹炭，用200ml 1mol/L的氯化氢溶液处理10h，使芦竹生物炭的灰分去除；步骤四，生物炭活化：采用KOH方法对生物炭进行活化，活化后生物炭的BET比表面积不小于1200㎡/g；步骤五，炭土混合：将芦竹生物炭按照1%~5%的比例混入土壤中，混合均匀后加水，使土壤含水量达到60%以上。

Description

一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法
技术领域
本发明涉及温室气体减排技术领域，具体为一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法。
背景技术
氧化亚氮是大气中最主要的温室气体之一，主要源自于土壤的硝化和反硝化过程。近年来，越来越多的研究表明，在中、高纬度和高海拔地区，冻融期间土壤氧化亚氮的排放量在全年排放总量中占有重要的比重。在全球变暖的背景下，如何抑制这部分排放量成为了该领域研究的热点。生物炭作为一种新型土壤改良剂，其在土壤氧化亚氮减排方面表现出了一定的潜力。
人工林树种类型对二氧化氮排放具有显著影响，其中油茶林土壤的二氧化氮排放量显著高于人工林树土壤的二氧化氮排放均量。现有技术中采用芦竹生物炭对土壤中的氮、磷、农药、杀虫剂等污染物进行锁控，并将芦竹生物炭应用于减少农田土壤二氧化氮的排放中。
但在现有技术中，均是将芦竹碳化后直接播撒入土壤中，其生物炭的比表面积、孔径及分布、密度和吸附量等均未得到提高，对土壤的二氧化氮吸附量有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法，提高对水泵叶轮裂纹检测的灵敏度，并对危害程度进行准确的评估，避免了叶轮表面裂纹扩展致使叶轮断裂的风险，确保水泵的正常运作，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法，包括以下具体步骤：
步骤一，原材料制备：采集成熟芦竹后，将其径部裁剪成1~3cm的芦竹片，风干1d，并在烘箱内烘干数小时；
步骤二，芦竹片碳化：将所述芦竹片转移至马弗炉中，在惰性气体氛围下升温至碳化温度，恒温数小时后，自然降温至室温，得到芦竹生物炭；
步骤三，将芦竹生物炭进行研磨，过筛，取80~40目的芦竹炭，用200ml 1mol/L的氯化氢溶液处理10h，使芦竹生物炭的灰分去除；
步骤四，生物炭活化：采用KOH方法对生物炭进行活化，活化后生物炭的BET比表面积不小于1200㎡/g；
步骤五，炭土混合：将芦竹生物炭按照1%~5%的比例混入土壤中，混合均匀后加水，使土壤含水量达到60%以上。
优选的，在步骤一中，采集成熟芦竹的上段，去叶取茎，将芦竹表面粘附物去除后进行裁剪。
优选的，在步骤一中，烘干过程中，烘箱温度为60~80℃，烘干时间为6~8h。
优选的，在步骤二中，升温过程中，惰性气体的流速为150ml/min，升温速率为20℃/min，当马弗炉升温至500~600℃时保持恒温，500℃以上热解出的生物炭对土壤二氧化氮抑制性较好，同时可避免活性炭热解不足导致被快速分解。
优选的，在步骤二中，恒温过程中，惰性气体的流速为500ml/min，恒温保持1.5~3.5h。
优选的，在步骤四中，对生物炭的活化过程如下：
1）称取芦竹生物炭150g，加入36.5%盐酸10ml、73%氢氟酸10ml、37%高氯酸20ml、水50ml，搅拌均匀后在室温下浸泡24h；
2）用抽滤装置对浸泡后的生物炭进行洗涤，当生物炭的pH值为6后，将生物炭置于烘箱内烘干，烘箱温度为80℃，烘干时间为2h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法较为精确的控制芦竹秸秆的碳化温度，使芦竹生物炭对油茶林土壤的二氧化氮可以达到较好的吸附水平；且在碳化工序后增加了对生物炭的KOH活化工序，使芦竹生物炭的BET比表面积增大至1200㎡/g以上，同时使生物炭表面的微孔和中孔增加，大大提高了芦竹生物炭的吸附量，提高了油茶林土壤的二氧化氮吸附效果。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明提供一种技术方案：一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法：
采集成熟芦竹后，将其径部裁剪成3cm的芦竹片，风干1d，并在80℃的烘箱内烘干6h；将所述芦竹片转移至马弗炉中，在流速为150ml/min的惰性气体氛围下以20℃/min的速率升温至600℃时保持恒温；并在流速为500ml/min惰性气体氛围下恒温2.5h，自然降温至室温，得到芦竹生物炭；将芦竹生物炭进行研磨，过筛，取80~40目的芦竹炭，用200ml 1mol/L的氯化氢溶液处理10h，使芦竹生物炭的灰分去除；采用KOH方法对生物炭进行活化，活化后生物炭的BET比表面积不小于1200㎡/g；
采集安徽省黄山市祁门县郊的油茶林土壤，将土壤杂质清理后风干；制取两份土壤，
一份为实验组：将芦竹生物炭按照5%的比例混入土壤中，混合均匀后加水，使土壤含水量保持70%，在25℃环境下培养45天；
一份为对照组：未增加芦竹生物炭，在25℃环境下培养45天，期间土壤含水量保持在70%；
在培养期间，对两组油茶林土壤的二氧化氮排量进行测定；结果表明，在45天的培养期内，实验组油茶林土壤的二氧化氮积累排放量比对照组的油茶林二氧化氮排量减少了68.3%。
实施例二
采集成熟芦竹后，将其径部裁剪成3cm的芦竹片，风干1d，并在60℃的烘箱内烘干8h；将所述芦竹片转移至马弗炉中，在流速为150ml/min的惰性气体氛围下以20℃/min的速率升温至550℃时保持恒温；并在流速为500ml/min惰性气体氛围下恒温3h，自然降温至室温，得到芦竹生物炭；将芦竹生物炭进行研磨，过筛，取80~40目的芦竹炭，用200ml 1mol/L的氯化氢溶液处理10h，使芦竹生物炭的灰分去除；采用KOH方法对生物炭进行活化，活化后生物炭的BET比表面积不小于1200㎡/g；
采集安徽省黄山市祁门县郊的油茶林土壤，将土壤杂质清理后风干；制取两份土壤，
一份为实验组：将芦竹生物炭按照3%的比例混入土壤中，混合均匀后加水，使土壤含水量保持80%，在25℃环境下培养7天；
一份为对照组：未增加芦竹生物炭，在25℃环境下培养7天，期间土壤含水量保持在80%；
在培养期间，对两组油茶林土壤的二氧化氮排量进行测定；结果表明，在45天的培养期内，实验组油茶林土壤的二氧化氮积累排放量比对照组的油茶林二氧化氮排量减少了88.5%。
该种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法较为精确的控制芦竹秸秆的碳化温度，使芦竹生物炭对油茶林土壤的二氧化氮可以达到较好的吸附水平；且在碳化工序后增加了对生物炭的KOH活化工序，使芦竹生物炭的BET比表面积增大至1200㎡/g以上，同时使生物炭表面的微孔和中孔增加，大大提高了芦竹生物炭的吸附量，提高了油茶林土壤的二氧化氮吸附效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
步骤一，原材料制备：采集成熟芦竹后，将其径部裁剪成1~3cm的芦竹片，风干1d，并在烘箱内烘干数小时；
步骤二，芦竹片碳化：将所述芦竹片转移至马弗炉中，在惰性气体氛围下升温至碳化温度，恒温数小时后，自然降温至室温，得到芦竹生物炭；
步骤三，将芦竹生物炭进行研磨，过筛，取80~40目的芦竹炭，用200ml 1mol/L的氯化氢溶液处理10h，使芦竹生物炭的灰分去除；
步骤四，生物炭活化：采用KOH方法对生物炭进行活化，活化后生物炭的BET比表面积不小于1200㎡/g；
步骤五，炭土混合：将芦竹生物炭按照1%~5%的比例混入土壤中，混合均匀后加水，使土壤含水量达到60%以上。
2.根据权利要求1所述的一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法，其特征在于，在步骤一中，采集成熟芦竹的上段，去叶取茎，将芦竹表面粘附物去除后进行裁剪。
3.根据权利要求1所述的一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法，其特征在于，在步骤一中，烘干过程中，烘箱温度为60~80℃，烘干时间为6~8h。
4.根据权利要求1所述的一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法，其特征在于，在步骤二中，升温过程中，惰性气体的流速为150ml/min，升温速率为20℃/min，当马弗炉升温至500~600℃时保持恒温。
5.根据权利要求1所述的一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法，其特征在于，在步骤二中，恒温过程中，惰性气体的流速为500ml/min，恒温保持1.5~3.5h。
6.根据权利要求1所述的一种利用芦竹生物炭减少油茶林土壤氧化亚氮排放的方法，其特征在于，在步骤四中，对生物炭的活化过程如下：
称取芦竹生物炭150g，加入36.5%盐酸10ml、73%氢氟酸10ml、37%高氯酸20ml、水50ml，搅拌均匀后在室温下浸泡24h；
用抽滤装置对浸泡后的生物炭进行洗涤，当生物炭的pH值为6后，将生物炭置于烘箱内烘干，烘箱温度为80℃，烘干时间为2h。
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