生物炭
生物炭资料
生物炭生物炭是一种源自自然界的、具有独特功能的碳质材料。
它是通过在无氧或低氧条件下加热生物质而制得的黑色颗粒或粉末。
生物炭拥有独特的孔隙结构和丰富的表面功能团，使其具有许多用途和潜在的应用领域。
生产过程生物炭的生产过程主要涉及生物质原料的热解或气化过程。
在这个过程中，生物质原料，如木材、秸秆等被加热至高温并在缺氧或低氧的环境中进行热解或气化，产生固体产品即生物炭。
物理性质生物炭的物理性质通常包括表面积、孔隙度、密度等。
生物炭的表面积通常较大，孔隙度丰富，这使得它具有较强的吸附能力和化学反应活性。
化学性质生物炭的化学性质取决于原始生物质的来源和生产过程中的参数控制。
生物炭中通常含有丰富的功能基团，如羟基、甲基等，这些功能基团使得生物炭在吸附、催化等方面具有特殊的性质。
应用领域生物炭在许多领域都有广泛的应用。
其中，农业领域是一个重要的应用领域之一。
生物炭可以作为土壤改良剂，提高土壤肥力和改善土壤质地。
此外，生物炭还可以作为畜禽饲料添加剂，提高动物的养殖效率。
在环境领域，生物炭也具有重要意义。
生物炭可以用于水处理、废水处理等领域，吸附有机污染物、重金属离子等，起到净化水质的作用。
除此之外，生物炭还可以用于能源生产、污染治理、建筑材料等领域。
生物炭具有广泛的潜在应用价值，因此受到越来越多研究和产业界的关注。
结语生物炭作为一种新型碳质材料，具有多样化的应用潜力，为解决环境问题、提高农业生产效率、推动可持续发展等方面提供了新的可能性。
随着对生物炭研究的深入，相信生物炭将在更多领域展现出其价值和潜力。
生物炭简介
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生物炭在环境方面的应用价值
生物炭还可以用来处理工业废水、生活 污水。如纺织厂、造纸厂排出的污水。 对受重金属污染的土壤也有修复作用。 类似活性炭，可以吸附有毒气体，如熟 知的甲醛、笨、甲苯等。
生物炭在农业方面的应用
生物炭改善土壤的机理 1：生物炭能够显著提高土壤pH、改变土壤质 地、增大盐基交换量，从而引起土壤CEC（阴 阳离子交换量） 增加 ，促进植物离子吸收。 2：生物炭本身具有丰富的微孔结构与极强的 吸附性，因此可以吸附较多的养分元素、矿质 离子等。并且可以改变土壤的物理性状和结构， 促进土壤生物化学和物理化学的交互作用而提 高土壤养分利用率，及养分的缓释效应。以达 到提高土壤肥力的作用
The end, thank you !
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与其他形式炭的比较
概念 生物炭Biochar 炭Char 木炭/炭黑Charcoa 内涵 强调生物质原料来源和农业科学、环境科学中的应用，主要用于土 壤肥力改良、大气碳库增汇减排以及受污染环境修复 。 泛指炭材料，尤其强调天然火在自然状态下烧制形成 。 制作过程和性质特点与生物炭相似，多使用木头、煤炭作为原 料． 强调应用于燃料、工业热炼、除臭脱色的生物质热解残渣， 具有高热值和高内表面积 。
农业炭Agrichar
活性炭Activated ca炭质材料，可认为生物炭在农 业科学的特定称谓 。
强调制作过程中为增强表面特性的应用而人为采用极高温( 通常＞ 700 ℃) 、物理化学手段( 如高温气体或化学药剂) 活化的、高比表 面积、高吸附特性的疏松多孔性物质，常用于受污染环境的修复、 环境工程处理等方面 。 泛指各类有机质不完全碳化生成的残渣，包括炭黑、生物炭、活性 炭、焦炭等各种炭质材料。
生物炭改良土壤的原理
生物炭改良土壤的原理
一、增加土壤有机质
生物炭是由生物残体在缺氧或低氧条件下热解形成的炭化物质。
它的有机碳含量很高，通常在60%以上。
将生物炭施入土壤后，能够显著增加土壤中有机碳的含量，提高土壤的有机质水平。
这种增加可以改善土壤的物理性质，提高土壤的保水能力和养分保持能力。
二、改善土壤结构
生物炭的多孔性和高比表面积使其具有良好的吸附性能，能够改善土壤的孔隙度和通透性，降低土壤容重，提高土壤的持水能力。
此外，生物炭还能促进土壤团聚体的形成，进一步改善土壤的结构和稳定性。
三、提高土壤pH值
生物炭具有较高的pH值，通常在7-9之间。
将生物炭施入土壤后，可以提高土壤的pH值，降低土壤酸度。
这对于改善酸性土壤和防止土壤酸化具有重要的意义。
四、吸附和缓释营养元素
生物炭具有巨大的比表面积和多孔性，能够吸附和缓释营养元素，如氮、磷、钾等。
这种吸附作用可以减少营养元素的流失，提高养分的利用率。
同时，生物炭的缓释作用可以调节养分的释放速率，延长养分供应时间，有利于植物的生长。
五、促进微生物生长繁殖
生物炭的多孔性和高比表面积为其提供了良好的生物环境，能够为微生物提供附着和栖息的场所。
同时，生物炭还含有一定的养分和有机碳，能够为微生物提供能量来源和生长所需的营养物质。
因此，生物炭的应用可以促进土壤微生物的生长繁殖，提高土壤微生物活性。
微生物的生长繁殖可以进一步改善土壤的理化性质，提高土壤肥力。
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进入木炭煅烧阶段
排出其中的大部分挥发组分，此时 生成的液体产物已经很少
•炭化结束后木炭中固定炭含量在75%～85%之间。
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• （1）堆烧法
•
• 程序： 将炭化原料竖立或横放在垫木上，上铺一层 小树枝或柴草，再用黏土覆盖密封，同时修筑一排烟口
或装一根排烟管，然后点火烧制。烧炭过程中，要注意 供给的空气量。
农业炭Agrichar
活性炭Activated carbon
强调用于农业土壤改良、作物增产的炭质材料，可认为生物炭在 农业科学的特定称谓 。
强调制作过程中为增强表面特性的应用而人为采用极高温( 通常＞ 700 ℃) 、物理化学手段( 如高温气体或化学药剂) 活化的、高比 表面积、高吸附特性的疏松多孔性物质，常用于受污染环境的修 复、环境工程处理等方面 。
•
•
出炭率：硬木原料 20%~35%，软木原料
14%~18%。
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• 比利时兰姆比奥特公司利用立式干馏釜进行连续生产， 由于这种大规模生产投资强度大，所以限制了在发展中 国家的应用。
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（2）窑烧法
• 程序：烘窑、缺氧闷烧、闷窑。
•
• 出炭率：黑炭15%~20%，白炭比黑炭少
•
1/4~1/3。
•
• 窑基上的空气进口不能关闭，窑顶部的孔下方堆放一些 易燃的碎棒或树枝，使窑易于点燃。
• 装窑结束后两扇门必须密封好。
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②炭化ห้องสมุดไป่ตู้从窑顶排孔燃着的木炭，确保窑内棒材能被很好地点燃。 炭化过程中根据烟的颜色来判断炭化程度，通过打开的关闭
窑基的空气孔来控制进程。
烟气的变化与反应过程：
白色烟汽
透明的蓝色
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生物炭的主要应用领域
生物炭在农业领域中具有广泛 应用，如改善土壤质量、提高 作物产量和减少化肥使用等。
生物炭还可以用于污水处理、 空气净化、能源生产等领域。
在环保领域，生物炭可以用于 重金属吸附、有机污染物的光 催化降解和微生物固定等。
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生物炭的性质与特点
生物炭的物理性质
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生物炭生产成本较高，市场推广难度较大
生物炭产业的发展前景与挑战
公众对生物炭的认知程度有限，需要加强宣传和教育 生物炭的商业化运作需要进一步完善政策和法规
生物炭技术的推广与应用中存在的问题及解决方案
生物炭技术的推广和应用中存在 的问题
技术研发和市场应用脱节，科技 成果转化难度较大
缺乏专业的技术人才和技术支持 体系
生物炭的主要特点
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生物炭的吸附性能
生物炭具有较好的吸附性能， 可广泛应用于水处理、土壤修 复、大气污染控制等领域。
生物炭的稳定性
生物炭具有较好的化学稳定性 ，可在较宽的温度和pH范围
内保持稳定。
生物炭的安全性
生物炭本身不含有毒物质，使 用安全可靠。
生物炭的可再生性
生物炭可由有机废弃物制备， 具有良好的可再生性，有利于
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供给情况
目前，生物炭的供给量还不能满足市 场需求，需要进一步扩大生产规模和 提高产品质量。
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生物炭的应用领域
农业领域的应用
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提高农作物产量
生物炭能够改善土壤结构，提高土壤的保水能力 和透气性，从而有助于提高农作物的产量。
增强农产品品质
生物炭含有多种营养元素和有机物质，能够为农 作物提供丰富的养分，从而提高农产品品质。
生物炭对土壤肥料的作用
生物炭对土壤肥料的作用1. 引言1.1 生物炭的定义生物炭是一种由生物质经过高温热解或氧化制备而成的黑色炭质材料。
它具有多孔结构和大表面积，具有很强的吸附性能。
生物炭不同于一般的煤炭或木炭，它经过特殊制备过程后含有丰富的微生物和有机物质，对土壤具有很好的改良作用。
生物炭在土壤中可以增加土壤的肥力、改善土壤结构、提高土壤保水保肥能力，并且可以促进土壤微生物的活性。
生物炭与其他肥料混合使用，可以提高肥料的利用率，减少肥料的流失，从而减少环境污染。
生物炭是一种具有很高应用价值的土壤改良剂，它不仅可以提高土壤肥力，改善土壤质地，还可以减少化肥的使用量，减少环境污染。
生物炭对土壤肥料的作用是非常积极的，有着广阔的应用前景。
1.2 生物炭对土壤肥料的重要性生物炭具有很强的吸附能力，能够吸附并固定土壤中的营养元素和有害物质，减少其在土壤中的流失和淋洗，从而提高土壤的肥力和保护环境的效果。
生物炭可以改善土壤的结构和通气性，增加土壤孔隙度，有利于根系生长和水分渗透，促进植物的生长和发育。
生物炭还可以促进土壤微生物的活性和多样性，增加土壤有机质的含量，提高土壤的肥力和生态系统的稳定性。
生物炭在土壤肥料中的应用具有重要的意义，可以提高土壤的肥力和水分保持能力，减少化肥的使用量，改善环境质量，实现可持续农业发展的目标。
研究和推广生物炭对土壤肥料的作用具有重要的现实意义和发展前景。
"2. 正文2.1 生物炭的制备方法生物炭的制备方法有多种，其中主要包括炭化和激活两个过程。
在炭化过程中，生物质被加热至高温而不氧化，使其转化为炭，而这个过程可以通过不同的方式来实现，比如慢炭化、快炭化、气化等。
慢炭化是将生物质加热到500-700摄氏度，这个过程需要一定的时间，但可以获得高质量的生物炭。
快炭化则是通过高温快速加热生物质，不需要太长时间，但生产的生物炭质量可能略低。
气化是指通过气体对生物质进行碳化，这个方法比较节能环保，但成本略高。
生物炭的理化性质
生物炭的理化性质
生物炭的理化性质
1、结构性质：
（1）形貌：生物炭的形貌是粉末状，质地疏松浮粒，可根据需要将粉末进行集团。
（2）性状：生物炭显灰色，易湿性，给人安定、舒缓的感觉，气味淡淡、甜甜的。
（3）粒径：生物炭粒径常为3-10μm，也可以根据需要改变粒径，例如在制作日化产品时，可采用500μm的粒子。
（4）表面形态：具有多孔、毛状、碎片式等多种形态，表面颗粒不宜过大。
2、物理性质：
（1）密度：生物炭密度一般为0.45-1.1 g/cm3，其大小受原料性质与制备技术影响。
（2）比表面积：普遍为1000-4250m2/g，表明生物炭具有很大的比表面积，有较大的吸附力。
（3）折射率：1.4-2.4，偏小，弹性系数较低。
3、化学性质：
（1）抗碱性：生物炭碱度高，表明其抗和对抗碱的能力强。
（2）吸湿性：生物炭具有很强的吸湿性，可溶解大量的水分，把水分子吸附在表面上，使用时体积会发生变化，但不会发生化学反应。
（3）亲水性：生物炭本身是亲水性,在液体持续浸泡时会形成胶状物。
（4）耐酸碱性：生物炭对弱酸弱碱有很好的耐受性，对高浓度酸碱有较好的抑制作用。
4、选择性：
生物炭也有选择性，它可以选择性吸附某些有机物质。
透明度和粒径可以改变，一般可用于制备医药、染料、精细化学、农药、饲料添加剂等。
5、耐低温性：
生物炭具有很好的耐低温性，室温下不易受腐蚀，保持稳定性，长期密闭可以长达15年不变质。
6、耐高温性：
生物炭也具有较好的耐高温性，可以在高温环境下使用，一般在最高温度为120摄氏度左右，具有较高的热稳定性，可以长期使用。
生物炭简介
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②炭化 从窑顶排孔燃着的木炭，确保窑内棒材能被很好地点燃。 炭化过程中根据烟的颜色来判断炭化程度，通过打开的关闭
窑基的空气孔来控制进程。
烟气的变化与反应过程：
白色烟汽
透明的蓝色
无色透明
成型棒料中水分蒸发
发生热解反应
炭化完成
• 不同炭化阶段的控制措施： • 点燃后不久，从烟囱冒出白色的烟，表明木材中水分蒸 发，碳化面积正在增加，此时要通过空气进口控制空气 供应量，依靠烟囱把炭化的气体排出。 • 注意：排烟口不能有火焰出现。 • 当烟色变为透明的蓝色，必须把所有的空气进口关闭。 这一阶段称为煅烧。 • 当烟气变得无色透明时，就要把烟囱也关闭，碳化过程 结束。 • 注意：烟囱不应过早关闭，以避免炭化不完全的情况发 生。
生成的果壳炭落入冷却段自然冷却后，定期由炉底部的装料装置卸出。
果壳炭化炉的炭化工艺
• 炭化工艺流程：
果壳（椰壳、杏核、桃核）经风选，除去沙石、土块后，用
提升机送至炉顶的加料槽，果壳借重力进入炭化槽，分别通 过预热段、炭化段、冷却段从卸料器出料。 • 通常，每8h加料一次，每1 h出料一次，物料在炉内停留时间 4-5 h，炭化连续进行。 炉内炭化区域温度通过调节进风口吸气量的多少进行控制。
木炭、木焦油、木醋液、可燃气体
• 干馏过程是生物质的热分解过程，是根据不同的受热温度分阶段进行 的。 热分解温度不同，则产物成分也不同。
成型燃料
装釜
干馏
冷却 副产品
木炭
外热式干馏炭化釜炭化的工艺过程
将成型燃料竖直摆放在炭化釜内，锁紧法兰，釜底点火加热， 产生的水蒸汽及烟由排烟孔排出。 当釜内温度升高到一定时，成型燃料热分解产生的可燃气体由 排气孔排出并在釜底点燃，给炭化釜继续加热炭化，直到气体 基本耗尽，冷却后即得木炭。
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——在水中的处理应用
地球表面的70％被水覆盖， 但淡水资源仅占所 有水资源的2.5％，而且很多天然水体已经受到严重 污染，可供人类饮用的淡水资源少之又少，并且全 球已有超过80％的废水未得到处理，由此可见，水 处理工艺与技术是极其重要的。现阶段，生物炭对 水中含有的各种污染物有很好的去除效果，且生物 炭的来源广泛，成本低。另外由于炭化程度低，生 物炭残余的氢氧基团可以促进部分金属离子以及有 机物质的吸收。目前许多国家已采用生物炭技术进 行给水处理、生活污水和工业废水的处理。重金属来自环境纳米材料 （ENPs）
1、处理工业废水
① 印染废水 ② 含油废水
③ 制药废水
④ 含酚废水 ⑤ 含铵氮废水
⑥ 含重金属离子废水
2、处理微污染水和饮用水 3、处理生活污水 4、处理垃圾渗滤液
处理前
生活污水和微污染水中含有各种污染物 质，需进行处理；作为饮用水的水源也
需进行处理后才能供给千家万户
处理后
生物炭技术在废水处理方面有其独到的特点它作为一种低能耗、
无污染的绿色处理技术，其工艺和实际应用水平在不断提高，将
更广泛地应用于工业废水和生活污水处理中 国内外实践证明，生物炭再生方法的经济性称为制约该法在环境 工程领域更加广泛应用的瓶颈 生物炭与臭氧、纳米零价铁、二氧化钛等物质的结合将更好地运 用于水处理工艺中
定义
基础， 利用特定的炭化技术，由生物 质在缺氧或低氧条件下经高温裂解 （通常<700℃）产生的高度炭化多孔 物质
以 自然界广泛存在的生物质资源为
不同材质烧成的生物炭
名称
生物炭 Biochar
内涵
强调生物质原料来源和农业科学、环境科学中 的应用，主要用于土壤肥力改良、大气碳库增 汇减排以及受污染环境修复 活性炭 强调制作过程中为增强表面特性的应用而人为 Activated 采用极高温（通常>700℃）、物理化学手段活 carbon 化的、高比表面积、高吸附特性的疏松多孔性 物质，常用于受污染环境的修复、环境工程处 理方面 木炭 制作过程和性质特点与生物炭相似，多使用木 Charcoa 头、煤炭作为原料，强调应用于燃料、工业冶 炼、除臭脱色的生物质热解残渣，具有高热值 和高内表面积
生物炭的特性
污染物类型
有机物
污染物
多环芳烃
作用机理
吸附和生物降解
微生物
菲 泰乐菌素 抗生素 磺胺甲嘧啶 磺胺甲恶唑 大肠杆菌 Cd、Pb、As、Cu、Zn、Ni、 Cr等 银纳米颗粒、碳纳米管、二 氧化钛
微孔和间隙孔捕捉 吸附 π-π键 π-π键、离子交换 π-π键、离子交换 吸附 吸附、表面官能团作用、 含磷有机物络合、有机 质作用等 吸附