生物炭基材料的环境和农业应用技术

发布时间: 2023-09-06

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：合作开发

成果类型：发明专利,著作权

行业领域：

农、林、牧、渔业,农业,生物碳基材料、农业应用技术

成果介绍

以农业废弃物为基础原材料制备生物炭，在此基础上研发生物炭基功能材料，以应用于环境和农业领域：（1）环境领域的应用主要是，根据环境中重金属和有机污染物的特性及其污染特征，设计开发改性生物炭基材料用以去除水体系中的重金属、有机污染物、土壤中的有机污染物，以及稳定土壤中的重金属降低其生物可利用性；研发改性生物炭基材料与微生物联合作用去除水体和土壤环境中污染物的策略，以实现高效且环境友好地降低污染物的生态环境风险；（2）农业领域的应用主要是，根据土壤营养元素和理化性质特征，研发生物炭基有机肥，用于改良土壤，降低有机肥生产成本的同时，减少无机肥的施用，不仅能够提升土壤营养元素含量和改善土壤板结等，而且能够显著提高农业土壤生产农产品的品质和产量；也可用于促进工农业废弃地的植被恢复方面。

成果亮点

（1）以玉米秸秆为原料制备生物炭，通过对原材料进行纤维化，或者与石蜡共热解等途径制备生物炭基材料，用于处理农药污染废水，实现了废水达标。（2）以柳枝为原料制备生物炭，并负载三价铁，对废水中Cr(VI)的去除率达到94%，这与生物炭负载纳米零价铁材料对Cr(VI)的去除率相当，生物炭负载三价铁的制备工艺却更为简单且成本更为低廉。（3）以水稻秸秆为原材料制备生物炭，用于焦化场地土壤中多环芳烃的去处，通过改善土壤营养元素含量等土壤理化性质，刺激某些特定的微生物属的生长，使PAHs的生物降解率提高了***%***%。（4）以玉米秸秆、玉米轴、水稻秸秆和核桃壳为原料制备生物炭，施加到土壤中，显著降低了植物对重金属的吸收；也使土壤中营养元素含量明显的提高，进而显著促进植物生长，其中400℃制备的生物炭更为有效。（5）以柳枝为原材料制备生物炭并负载纳米零价铁，与希瓦氏菌联合，用于去除水中抗生素类污染物：当磺胺甲恶唑浓度低于10mg/L，实现了全部去除；当磺胺甲恶唑浓度为15-30mg/L，生物炭负载纳米零价铁材料单独使用更有效。

团队介绍

团队依托科研平台为“山西省生态功能材料与污染修复技术工程研究中心”开展工作，团队成员之间已经形成了相对稳定的合作关系，特别是团队带头人与合作单位朱宇恩副教授自2015年以来一直围绕着生物炭基环境功能材料开发及应用方面开展合作研究，通过积极参与双方的各类科研项目，取得了较为丰硕的成果，已经合作表发论文10余篇，其中SCI论文8篇(3篇一区和5篇二区)。此外，在研究生培养方面，实现了联合培养，共同指导的良好运转模式，显著提升了人才培养质量。在实验室平台共享方面也形成了良好的态势，使双方的实验平台得到了充分利用，大大提高了科研的水平和成效。藉此项目机会，期望能够进一步加强合作，资源共享，人才联合培养，以形成更多高水平的成果。自2019年以来团队新进两位年轻博士，拓展了环境功能材料的研发范围，特别是开展了基于工业固体废弃物的环境功能材料研发工作。团队带头人也已经与两位博士形成了一定程度的合作基础，已经发表论文2篇。藉此项目机会，期望能够进一步加强合作，特别是增强团队建设和青年人才培养能力。团队非常重视成果的转化工作，藉此机会，团队将加强成果转化和推广应用工作。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”铝镁新材料专业科技服务团 (山西省科技创新服务中心) 评价时间：2023-11-19

吴瑞瑞

太原科技大学

副教授

综合评价

该成果以应用于环境和农业领域的高价值化利用，具有环保、经济等多重效益，是一种符合低碳绿色经济模式的方法，对传统煤炭行业有一定的引领性作用，技术创新性很强，且技术成熟，投资回报比较可靠，目标市场处于成长市场，但该市场很快会出现多种技术路线，产品竞争会很激烈。总体而言，该项目技术思路方向很好，未来市场空间大，有利于当前政策要求，转化成熟度很高，值得支持推广。建议强化相应产品开发，加大产业链开发力度。

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