炭化
摘要：随着现阶段工业化进程稳步向前，世界正大力开展城市化建设过程，但是在这个阶段也造成了越来越严重的环境污染问题，同时工业化发展也占据了更多的资源和产生了更多的废物，给目前农业生产带来了一些困难，在这种情况下就需要进行一些废物资源化利用用来制备生物制炭以及环保应用。一、前言
在生物制炭领域，很多日常领域当中的废弃物都是相关的原材料。它还被用在提高土壤炭固含量以及温室气体排放控制等方面。并且生物制炭本身的性能优秀，依靠它本身较大的表面积，它很容易降解，而且有着较好的吸附性。与此同时，在很多领域像水源和大气污染方面，农业和土壤治理方面，以及可再生能源方面，生物质炭都起到了很大的作用。生物制炭对于水污染和大气污染的治理，以及土壤治理上都有很优秀的效果。本文通过其他文献的相关经验，归纳总结出在农业生产方面和环保领域生物制炭的相关重大发展前景。
二、生物质炭的基本现状
（一）生物质炭的制备材料
首先生物制炭的材料来源广阔，绝大部分的废弃物都可以成为它的制作原料，并且它的制作成本低，制作工艺简单，利用率高。含有碳元素的有机物质，在理论上都可以作为它的原材料。从实际情况来看，含碳量比较高的固体废弃物，比如我们常见的牛粪结构而和废弃的木材等等都是常见的原材料，它们不仅成本低廉获取范围广阔，而且把这些废弃物进行回收利用也可以给环境污染减小压力，有助于促进碳循环，是良好的废物资源化途径。
植物类的废弃物含碳量也相当丰富，它们也有很多种，比如说秸秆和树枝等等。在现阶段想要处理掉这些废弃物最长采用的方法，就是将它们燃烧处理掉，但是这种方法不仅没有办法将它们回收利用，浪费了它们的再生价值，而且燃烧产生的废气很容易进入到大气当中，造成环境污染。对于这种情况，如果能够把这些废弃物都用来生产生物制炭，又能够很好地利用它们而且有利于保护环境。 （二）生物质炭的性状
生物炭是碳含量非常丰富的特殊木炭，是从低温环境下，将一些废弃农作物通过高温裂解制备而来的。专业的角度来说，生物炭是指由植物形成的以固定碳元素为目地的木炭。它是一种通过高温裂解形成的生物质，在它的裂解过程中，不仅形成最终的稳定形式，而且也放出大量可用于能源生产的气体。生物炭的组成基本上全是碳元素，稳定性极佳，可以在地下保存几百甚至上千年。在现实生活中，我们经常看到很多肥沃的土地，土壤的颜都是深黑，比如像东北的肥沃土地，这都是因为土壤中含有大量的生物炭。
（三）生物质炭的制备及表征方法
在现阶段生物制炭方面，大部分的生产厂都用的气体活化法。对于我国来说也是如此。这种活化方法的优点是对于环境的污染非常小，但是缺点也非常明显，因为这种方法是通过氧化碳原子来进行的，也就意味着在收集过程中就很难进行收集，并且对生产过程的温度要求相当的高[5]。
还有一小部分生产厂使用的是化学活化法。这种方法的优点就是过程温度低，能够对材料内部出现的空气结构进行，一定的调整，有利于碳晶体的形成。用这种方法可以将生物制炭的质量大大提高，能够生产出更加良好的生物制炭产品。但是这种方法对设备要求很高，
很容易腐蚀设备，同时它的成本也相对而言更加昂贵。
从理论上来说，化学活化法就是将制备的原材料按照一定的比例和配置好了的化学试剂进行混合产生化学反应，从而进行炭化过程，目前常用的化学试剂是磷酸。
磷酸于其他的化学试剂相比更加方便和安全，它的污染较小，并且化学试剂产量广泛。以下是氯化锌法和磷酸法生产的比较。
表1 氯化锌法与磷酸法生产比较
活化方法 | 氯化锌法 | 磷酸法 |
木屑含水量 | 15% | 15% |
活化剂浓度 | 62°% | 52°% |
液比 | 6:1 | 4.5:1 |
炉温 | 550℃ | 450℃ |
活化时间 | 60min | 45min |
灰分 | 1.8% | 5.7% |
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根据上图分析，可以得知磷酸法的优点相当多，虽然灰分较高，但是对于整个炭化过程和炭化产品影响也相对较小，总体性能更加优良，所以得到了大范围的普及。
三、生物质炭的应用
（一）生物质炭在环保方面的应用
在环保方面，生物制炭能够将废弃物进行二次利用，不仅很大程度上见笑了环境的压力，同时也最大程度上节约了自然资源，在整个环保应用上做出了巨大的贡献。要知道，如果处理不好这些废弃物，那就会给环境带来相当严重的问题和隐患。
1.生物质炭在水处理方面的应用
当前，我国主要城市的水源都存在着一定的污染问题，有机物过多以及重金属元素含量超标都影响着人们正常的用水安全和日常生活。这个问题在目前看来已经刻不容缓。但是在我国目前对饮用水的检测和过滤过程中受限于技术问题，目前的自来水厂基本上采用混凝沉淀过滤消毒的简单的操作步骤，虽然能够过滤掉大部分的大颗粒有机物和微生物，但是很难对水中的某些重金属元素以及可溶性有机物进行过滤和筛选。这些微量重金属元素以
及高校有机物对人们的影响也不容小视，但是目前的传统的消毒手段很难满足要求，所以相应的新型处理手段也逐渐应用。而生物质炭处理方法也开始逐渐应用到水资源的过滤过程中，因为生物质炭主要是粉末状及颗粒状，同时具有较大的表面积和缝隙，所以它的吸附性较强，能够有效地去除可溶性有机污染物以及重金属元素。同时生物炭本身基本上都会碳元素，本身对人的身体健康影响就微乎其微。而且它几乎不与水中的物质产生化学反应，这也就是说它很难对水质产生影响。
2.生物质炭在土壤污染治理方面的应用
而在解决土壤污染问题方面，生物质炭也起到了相当大的作用。首先，生物质炭是一种重要的突然改良剂，它能够对污染土壤进行有效地修复和改善，能够提高土壤的肥力，减少土壤受污染程度，大大提高了土壤的有机物含量，让土壤能够重新被人们利用。与此同时，生物质炭不仅可以起到保护土壤肥力的作用，更重要的是它还是一种土壤污染的修复剂，它能够加速受到重金属污染的土壤进行修复，让受污染的土壤能够在短时间内恢复到没受污染前的状态。
（二）生物质炭在新能源领域的应用
现阶段在相关领域，生物制炭制备已经取得了巨大的进展。通过把以前收集储存以及炭化生物质的过程，创新成为在产地直接进行收集和炭化深加工，这种方式不仅在最大程度上降低了运输生物炭材料的成本，也提高了炭化过程的效率，有利于生物炭炭化过程大规模化。这种方式成本低廉，难度很低，也不会排除废气、废水和废渣。这项技术也十分的便民，既可以在村庄的小作坊进行，也可以在大型制炭厂进行炭化过程。并且出产的生物质炭密度和强度都符合运输的标准，且具备可再生属性，能够代替燃气、煤炭等不可在能源，这些能源的应用范围很广，可以用于农村的供热，也可以用于城市发电等。
四、结论
面对日益恶化的环境污染问题，生物质炭也成为了治理环境污染的首要选择。据有关研究和报道显示：生物质炭具有很强的吸附性，可以用在治理大气污染或者在土壤治理以及水资源的污染问题治理方面，与此同时，作为新的生物质，生物质炭也可以成为一项新型技术，该技术不仅可以治理受污染的环境，而且作为能源利用，对环境不会造成污染，是真正的清洁能源。
参考文献
[1]陈玉坤,孙丽萍.我国医疗废物资源化利用现状与分析[J].中国医院建筑与装备,2020,21(12):24-26.
[2]胡玉奇.固体废物污染状况分析与废物资源化的思考[J].资源节约与环保,2020(08):119.
[3]李文磊,赵玉梅,贺建梅.制革固废物资源化利用技术的研究[J].化工设计通讯,2020,46(07):127-128.
[4]陈艺敏,陈建发.果蔬加工固体废物资源化研究[J].漳州职业技术学院学报,2018,20(04):79-84.
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