生物质炭化技术(6篇)

生物质炭化技术篇1

关键词：煤炭企业；物流改进；措施

中图分类号：F252文献标识码：A文章编号：1001-828X（2014）06-0-01

引言

随着我国工业的不断壮大和发展，煤炭企业作为一股新生力量正在茁壮成长，有效的推动了我国经济的发展。近年来，科学技术不断发展，提高了现代化工业机械化作业水平，同时也加大了煤炭资源的需求，因此对煤炭企业来说，提高企业物流服务水平，加大物流管理，不断满足市场经济的发展史有着重大意义的。

一、我国煤炭企业物流中存在的问题

随着我国工业的发展，加大了煤炭资源的需求，同时也促进了煤炭企业的发展。在我国，市场经济体制不断完善和发展，市场竞争也日益激烈，我国煤炭企业为了在这个竞争激烈的市场环境中更好的发展，企业根据产业自身的特点确立了以煤炭运销以及物资管理业务为基础的物流业，这种物流虽然带来了一定的经济效益，在市场上拥有了属于自己的一席之地。但是在我国煤炭企业中，物流业务主要是以煤炭运输以及满足矿区内生产的需要，与外界的物流配送却很少[1]。从物流方面来讲，我国煤炭企业还没有真正的做到物流服务，企业的利润来源还是来自煤炭贸易。

1.物流机构不完善

物流是物品从供应地道接收地的实体流动过程中，根据实际需要，将装卸、运输、储存、包装、配送等功能有机结合起来实现用户需要的过程。物流公司应该有专门的多种机构组成来完成以上各种功能。然在在我国煤炭企业物流中，煤炭的运输主要是煤炭集团，注重部门利益，各部门都是各自为政，工作协调性差，机构人员较为复杂。

2.物流主要是对内服务

物流实际上就是一种提供服务的行业，随着市场经济的发展，我国与外界的联系越来越紧密，加强与对外联系是我国社会发展的重要措施。在我国煤炭企业物流中，物流主要是针对企业煤炭资源的运输，以及矿区生产的需要，是对企业内部服务，而对外服务却很少，我国煤炭企业物流服务外部市场的意识不强就导致了我国煤炭企业物流得不到长远的发展。

3.物流效率低

在我国煤炭企业物流中，煤炭供应公司只负责煤炭资源的配送服务，而销售部门只负责煤炭的销售，运输部门只负责资源的运输，物流公司各部门之间没有形成统一的管理结构，供应、生产和销售三流分离，各自为政，从而造成物流效率地下，物流质量得不到提高。

二、煤炭企业物流改进的措施

1.加强物流基础设施建设

在我国煤炭企业物流发展过程中，物流基础设施建设还不够完善，没有形成统一的网络体系。基础设施是保障物流取得发展的基础，就好比房子，地基不牢固，房子就会出问题[2]。因此，我国煤炭企业应当加大物流基础设施建设，加大资金的投入，完善物流运输网络，完善水陆设施设备，从而便于企业物流对外服务，提高物流服务质量。

2.建立完善的物流信息管理系统

随着科学技术的发展，计算机网络技术已经得到了广泛地应用。在这个竞争激烈的市场环境下，针对我国煤炭企业物流中存在的问题，建立完善的物流信息管理系统是非常必要的，企业可以引进条形码读取技术，利用计算机信息技术实现货物的自动识别、分拣、装卸、存取，从而提高企业物流作业效率。

3.加强对外服务

在这科技与经济不断发展的社会当中，我国煤炭企业物流要想走得更远、更好，加强对外服务是十分重要的[3]。随着经济的发展，市场竞争越来越激烈，优胜劣汰是竞争的必然结果，我国煤炭企业作为我国国有经济的重要组成部分，就必须加强与外界的联系，发展对外物流服务。煤炭企业可以把物流信息放到互联网上，同时做好管理工作，这样不仅可以实现网上登记以及网上支付的需要，同时还可以掌握物流进程，便于更好的服务。

4.加大人才的培养

随着市场经济体制的不断完善，市场竞争也越来越激烈，未来，市场的竞争必将是人才与科技的竞争，我国煤矿企业物流的发展就必须拥有大批专业性的人才。因此，为了更好的促进我国煤炭企业物流的发展，就不许加大人才的培养，不仅要注重理论知识的培养，还要进行科技知识的传授，从而为企业物流培养优秀的专业型技术人才。

5.提高物流服务质量

在这的经济快速发展的社会，人们在进行市场活动时所看重的就是服务质量。因此，我国煤炭企业物流就必须提高服务质量，用发展的眼光看待问题，着眼于市场，不断扩展服务范围，以用户的利益为出发点，为用户提供全面为的服务，提高服务质量，从而提高物流效率。同时，利用现代科技不断创新物流服务。现代科学技术为物流的发展提供了良好的条件，现代科技手段的应用能够有效的提高物流的运作效率。

6.建立统一的物流标准化体系

随着科学技术的发展，信息化的时代已经带来，在我国现代化物流行业中，信息化已经成为物流运作的重要标志。面对我国煤炭企业物流运作中，各自为政的现象越来越严重，加快制定物流基础设施、技术装备、管理流程、信息网络的技术标准，尽快形成协调统一的现代物流技术标准化体系，从而规范我国煤炭企业物流的行为，使得运输、储存、配送等相关物流都紧密的联系在一起，提高物流服务量和物流效率。

三、结语

随着我国工业的发展，我国煤炭企业得到了飞速发展，有效的推动了我国经济的发展。近年来，煤炭资源的需求不断增加，带动了我国煤炭企业物流的发展。然而，我国煤炭企业物流中存在了一些问题，阻碍了物流的发展。在这个竞争激烈的市场环境中，我国煤炭企业就必须立足市场，加大物流基础设施建设，利用先进的计算机技术，加大人才培养，不断提高物流服务质量，从而促进煤炭企业物流的发展。

参考文献：

[1]邓海洲，韩可琦.煤炭企业生产物流现状与应用探析[J].中国水运（理论版），2007（01）.

生物质炭化技术篇2

【关健词】电解铝工业；废弃物；处理技术；研究

中图分类号：F41文献标识码A文章编号1006-0278（2013）06-182-01

一、前言

随着电解铝产业的迅猛发展，电解过程中产生的固体废弃物（如废阴极炭块、炭渣、大修渣等）的产量也呈现出逐年增加的趋势。通常情况下，每生产l万吨电解铝将产生100吨废炭素材料、80吨废耐火材料以及一定数量的保温材料。目前，我国电解铝行业每年产生的固体废弃物约为25万吨，并有200多万吨的累积堆存。目前，电解铝厂大多没有对其进行有效的处理，只是采用露天堆放或直接利用土壤进行填埋，不仅使大量的土地被这些废弃物占用，而且其中含有的可溶性氟化物、氰化物还会污染土壤和地下水、地表水，对生态环境、人类健康和动植物生长产生严重危害。因此，如何使电解铝固体废弃物达到无害化处理要求，是摆在科研工作者面前亟待解决的问题。

二、电解铝工业废弃物的组成及危害

现代大型铝电解预焙槽的电解温度在950-970之间，每生产1吨铝约消耗50kg电解质，电解质一般采用冰晶石、氟化铝、氟化镁等。电解铝工业废弃物含有大量的氟化物和氰化物等，这些有毒的物质都是可溶性的，因此会随雨水进入到江河以及湖泊，进而污染水体，对动植物生长及人体产生巨大的危害，如不对其进行无害化处理，其危害将是持久性的。

三、国内外处理技术现状

（一）废阴极炭块处理技术研究

Gamson等对废阴极炭块的处理进行了回收研究，处理温度在600-1200℃之间，含有氟元素的材料转化率非常高，最终产品为玻璃态熔渣。M.M.Willams对水化法处理废阴极炭块进行了研究，分别得到粗的炭粒和细颗粒的电解质，回收的炭粒可再用于做电解槽的阴极，电解质也可以重新被用到电解生产中。

杨会宾等对废阴极炭块在水泥生产中的应用进行了研究，实验结果表明：在干法水泥窑中对废阴极炭块进行燃烧操作，不仅把大量的废阴极消耗掉，而且可以节省燃煤的消耗，具有很好的经济价值。但要注意废阴极炭块的安全问题、添加量问题以及多水泥生产的影响。卢惠民、邱竹贤对浮选法综合利用铝电解槽废阴极炭块的工艺进行了详细的研究，浮选炭粉可以重新被用作制造铝电解阴极的配料，电解质经一定的高温焙烧后还可以再用作电解质。曹继明、李军英提出了采用泡沫浮选法处理废阴极炭块，可实现对废阴极炭块的综合利用。

（二）炭渣处理技术研究

Pulvirenti等采用化学清洗的方法处理炭渣，研究结果表明：在接近中性的pH值时，用与次氯酸钠溶液处理，氰化物可以被去除。氟化物可以通过与强酸（如硫酸）溶液处理除去。在温度为80℃时，这种处理更为有效。陈喜平等研究了回收铝电解炭渣中电解质的焙烧工艺。在细粒料-回转窑焙烧条件下获得了较高的反应率，回收电解质纯度大于99%，可直接作为铝电解原料。薛伍芹和侯新提出采用浮选法处理炭渣，针对提高电解质的回收率和品质，降低劳动强度等方面提出了必要的改进措施。贾冬妮、韩立国采用浮选技术处理炭渣，使炭渣得到有效的综合利用，减少对环境的污染。

（三）大修渣处理技术研究

美国凯撒铝公司采用高温水解法对大修渣进行综合处理，用水吸收氟化物后，得到25%的水溶液，可用来制造工业用的氟化铝。通过此方法解决了大修渣对于环境的污染问题。平果铝氧化铝厂采用石灰渣与电解大修渣混合堆存处理，这样可以达到固氟的目的，实现了对电解渣的无害化处理。

（四）最新研究进展

中国铝业郑州研究院开发了“铝电解废槽衬无害化技术研发及产业化应用”技术，该技术以石灰石为反应剂、粉煤灰为添加剂处理废槽衬。经处理的废槽衬可溶氟化物转化率达98%以上，氰化物去除率达99.5%以上，处理后的无害化渣平均可溶氟含量39.7m/L，氰根离子含量0.053mg/L，低于国家固体废弃物排放标准，可用作路基材料、水泥原料或耐火材料原料，回收的氟化盐可返回电解槽使用。

四、结语

目前，有必要尽快突破电解铝工业废弃物无害化技术难题。虽然科技工作者进行了大量的实验研究，但是要开发产业化技术还要克服许多技术问题。进行研究一定要符合国家节能减排的能源政策，解决好对环境的二次污染问题，要解决产业化过程中的耐氟设备、耐氟工艺问题。

参考文献：

[1]邱竹贤.预焙槽炼铝[M].北京：冶金工业出版社，2008.

[2]黄尚展.电解槽废槽衬现状处理及技术分析[J].轻金属.2009（4）：29-30.

[3]GamsonW.B.etal.Aluminumelectrolyticcellcathodewasterecovery[Z].US4355017，1982.

[4]申士富，王金玲，牛庆仁，等.电解铝固体废弃物的环境危害及处理技术研究现状[J].中国环境科学学会学术年会论文集，2010：3557-3562.

[5]杨会宾，田金承，曹继利.废阴极炭块在水泥生产中的应用研究[J].轻金属.2008（2）：59-64.

[6]卢惠民，邱竹贤.浮选法综合利用铝电解槽废阴极炭块的工艺研究[J].金属矿山，1997（6）：32-34.

生物质炭化技术篇3

1生物炭概念及其理化性质

生物炭（Biochar）是农林废弃物等生物质在缺氧条件下热裂解形成的稳定的富碳产物,最早用来描述一种由高粱制备的、用于有害气体吸附的活性炭。近年来，随着粮食安全、环境安全和固碳减排需求的不断发展，生物炭的内涵逐渐与土壤管理、农业可持续发展和碳封存等相联系。2009年Lehmann在其所著的《BiocharforEnvironmentalManagement：ScienceandTechnology》一书中，将生物炭特指为以改良土壤性状为目的人为施入的炭化有机物。同年，《Nature》发表的“TheBrightProspectofBiochar”新闻评论和2010年发表的“SustainableBiochartoMitigateGlobalClimateChange”通讯以及2011年《中国工程科学》发表的“生物炭应用技术研究”等文献，进一步明确了生物炭在粮食安全、环境安全、农业可持续发展及固碳减排中的作用。生物炭主要由芳香烃和单质碳或具有类石墨结构的碳组成，一般含有60%以上的C元素。含有的其它元素主要有H、O、N、S等。生物炭的元素组成与制炭过程中的炭化温度密切相关，具体表现为在一定范围内，随炭化温度的升高，碳含量增加，氢和氧含量降低，灰分含量亦有所增加。生物炭的可溶性极低，溶沸点极高，具有高度羧酸酯化、芳香化结构和脂肪族链状结构。羧基、酚羟基、羟基、脂族双键以及芳香化等典型结构特征，使生物炭具备了极强的吸附能力和抗氧化能力。在制炭过程中，原生物质的细微孔隙结构（图1）被完好地保留在生物炭中，使其具有较大的比表面积。含碳率高、孔隙结构丰富、比表面积大、理化性质稳定是生物炭固有的特点，也是生物炭能够还田改土、提高农作物产量、实现碳封存的重要结构基础。

2农业领域的生物炭研究

2.1生物炭的稳定性及其对土壤理化性质的影响

生物炭固有的结构特征与理化特性，使其施入土壤后对土壤容重、含水量、孔隙度、阳离子交换量、养分含量等产生一定影响，从而直接或间接地影响土壤微生态环境。研究表明，在长期、复杂的土壤环境或地质变迁的作用下，施入土壤中的生物炭可能会发生一定程度的物理迁移或某种途径的分解或降解，并在土壤垂直方向上进行重新分配，但不会发生明显的化学变化。即便在适宜条件下，微生物会使生物炭表面发生一定程度的分解，但分解速度缓慢，而且会因此形成一个保护壳，使表面以下的绝大部分生物炭维持稳定的O/C比，从而继续保持其稳定性。随着时间推移，生物炭最终有可能被矿化，但到目前为止，还没有能够精确测定生物炭在土壤及环境生态系统中运转周期的方法，也还没有直接证据可以证明生物炭的降解途径和机制。可以认为，生物炭在土壤中的稳定性很强，周转过程可能长达数百年或更久，还田后不会因其自身分解而对土壤产生潜在危害。这为生物炭还田后，能持续发挥改土增产作用和固碳减排作用奠定了基础。

2.1.1生物炭对土壤物理结构的影响

已有研究结果表明，生物炭施入土壤后，可使土壤容重降低9%，总孔隙率由45.7%提高到50.6%。这种多微孔结构也使其对土壤持水能力产生影响，如提高土壤含水量及降水的渗入量等，尤其是提高土壤中可供作物利用的有效水分含量，对作物生长产生积极影响。生物炭的吸湿能力比其它土壤有机质高1—2个数量级，富含生物炭的土壤比无生物炭的土壤田间持水量高18%。一般认为，生物炭对土壤物理结构、土壤紧实度等性状的改良以及对土壤水分的影响与生物炭本身所具有的多孔结构和吸附能力有关。生物炭的持水性能与土壤质地有关，亦受生物炭自身结构与吸湿能力的制约。笔者曾用破碎白浆层掺混生物炭的方法改良黑龙江地区的白浆土，发现施用量为10t•hm-2时，经过一个大豆生长季就可有效降低土壤容重和比重，显著提高土壤持水量，并通过土壤三相比的改善将白浆土塑性调整到理想状态。但施用量超过30t•hm-2时，白浆层反而过于松散，耕性下降（相关结果另文发表）。可见，从改良土壤物理结构角度来看，生物炭还田改土效果显著，但适宜的施用量需要根据具体的土壤类型来决定。

2.1.2生物炭对土壤化学性质的影响

生物炭不仅对土壤物理性质产生积极作用，也间接地对土壤化学性质产生重要影响。由于生物炭本身含有Ca2+、K+、Mg2+等盐基离子，进入土壤以后会有一定程度的释放，交换土壤中的H+和Al3+，从而降低其浓度，提高盐基饱和度并调节土壤pH值。生物炭提高土壤pH的作用随施用量的增加而提高。已有研究结果表明，生物炭配合肥料施用于南方典型老成土后，土壤pH提高了0.1—0.46。同时，生物炭本身含有丰富的官能团，施入土壤后土壤电荷总量增加，阳离子交换量（CEC）提高了20%，最高可比无生物炭土壤增加1.9倍，且随施炭量的增加而提高，但作用程度与土壤类型、制炭原材料以及制炭技术等有关。生物炭的表面氧化能力及其表面阳离子吸附能力可能是提高土壤阳离子交换量的主要原因。虽然生物炭本身可供作物直接吸收的养分含量很少，但在土壤等各种生物或非生物因素的交互作用下，也会缓慢释放一些营养元素，补充土壤养分来源供植物吸收利用。生物炭的多孔结构、较大的比表面积和电荷密度，使其对土壤水分和营养元素的吸持能力增强，从而间接提高了土壤有效养分的含量和生产性能。大量研究证明，生物炭施入土壤后对提高土壤肥力和肥料利用率有重要作用，当施用20t•hm-2以上的生物炭时，大约可减少10%的化肥用量。这是由于生物炭对铵离子有很强的吸附能力，因而降低了土壤中氮素的挥发，减少了养分流失，从而提高了土壤肥力。生物炭对磷酸根离子也具有很强的吸附能力。总体看来，生物炭吸持养分离子、持肥缓释的作用已经得到大量试验证明。可以认为，尽管生物炭对不同种类的离子吸附能力存在差异，但当土壤中存在一定数量的生物炭时，有助于土壤肥力的提高。

2.1.3生物炭对土壤微生物的影响

生物炭对土壤理化性质产生的各种影响直接或间接地影响到土壤微生物的活动，土壤微生物的消长又是土壤理化反应的重要“催化剂”，二者相辅相成，相互作用。已有研究结果表明，亚马逊黑土与西部原始森林土壤的细菌群落较为相似，但多样性却提高了25%，固氮菌的数量和固氮能力也在生物炭的作用下得到了明显提升。据报道，不同用量的生物炭使豌豆根系的固氮量由对照的50%提高到72%，并使作物根部真菌的繁殖能力增强，当生物炭用量达到30%时，菌根菌侵染量显著提高[46]。在一定范围内，随着生物炭施用量的增加，土壤微生物的数量和活性都显著提高。学界普遍认为，生物炭均匀、密布的孔隙在土壤中得以保留并形成了大量微孔，为微生物的栖息与繁殖提供了良好的“庇护所”，使它们免受侵袭和失水干燥等不利影响，同时也减少了微生物之间的生存竞争。生物炭在微小的孔隙内吸附和储存不同种类和组分的物质，则为微生物群落提供了充足的养分来源。

2.2生物炭对作物生长发育和产量的影响

关于生物炭施入土壤后对作物生长发育和产量的影响，由于生态条件、气候条件以及土壤类型等区域差别，国内外有不同报道，但总体上以正向效应居多。早在19世纪，亚马逊河流域古老的印第安人就在一种特殊的黑土“TerraPreta”上种植农作物以提高产量。经研究证实，这种黑色土壤富含稳定的生物炭，是导致土壤肥沃和作物增产的主要原因。随着人们对生物炭认识和研究的不断深入，生物炭在农业生产上的应用也逐渐受到重视，并已在水稻、玉米、高梁、小麦、大豆、花生、豇豆、萝卜、菠菜等作物上取得了较好的效果。如Lehmann等模仿亚马逊流域高产“TerraPreta”土壤，将生物炭分别以68和135t•hm-2的标准混入试验土壤中，发现水稻和豇豆的生物量分别提高了17%和43%。Uzoma等将生物炭应用于沙质土壤生产玉米，结果是当生物炭施用量达到15t•hm-2和20t•hm-2时，产量分别提高了150%和98%。国内的研究也表明，生物炭能够促进玉米苗期生长，株高和茎粗分别比对照增加了4.31—13.13cm和0.04—0.18cm。Iswaran等以0.5t•hm-2的标准向土壤中添加生物炭，发现每盆大豆增产10.4g。在酸性土壤中以10t•hm-2的标准施用生物炭，土壤中交换性铝的毒害作用减小，小麦株高提高了30%—40%。在南美洲热带地区，施用生物炭使豇豆产量提高了28%。Chan等发现，先施氮后施炭可使萝卜产量增加120%。生物炭对作物生物量和产量的促进作用还随时间的延长而表现出一定的累加效应。Major等对玉米和大豆轮作土壤进行多年的生物炭处理试验结果表明，施用20t•hm-2生物炭的土壤，第1年玉米产量并未提高，但在随后的3年中，产量逐年递增，分别比对照提高了28%、30%和140%。在巴西亚马逊河流域的田间试验也表明，以11t•hm-2标准在土壤中施入生物炭，经过2年4个生长季后，水稻和高梁的产量累积增加了75%。除了与土壤相互作用外，生物炭与肥料的互作研究也同样获得了积极反馈。在澳大利亚施氮100t•hm-2条件下，以50和100t•hm-2标准施用生物炭，萝卜产量分别提高了95%和120%。生物炭与肥料配合施用还能够增加玉米和花生的产量。在中国，研究者将生物炭与化肥混合，发明了专用炭基肥料。实验结果表明，炭基花生专用肥有利于花生叶片功能期的延长，饱果率增加14.2%、百仁重增加10.1%，产量增加13.5%。炭基玉米专用肥有效地提高了穗粒数与粒重，产量提高7.6%—11.6%。炭基大豆专用肥使分枝数增加16.4%，单株二粒荚数、三粒荚数分别增加16.4%、27.9%，单株粒数增加12.1%，百粒重增加4.7%，产量增加7.2%。

Lehmann等在总结全球各地开展的相关研究时发现，当生物炭施用量（按纯碳计算）在50t•hm-2以下时，对作物产量的作用基本都是正向的。在大多数研究中，生物炭对作物生长发育和产量的影响都表现出正的效应，但也有一些负效应的报道。Kishimoto等的研究结果显示，当土壤中施入5t•hm-2和15t•hm-2生物炭时，大豆的产量分别下降了37%和71%。生物炭施入量过大也会降低玉米等对pH敏感的作物的产量。张晗芝等发现，生物炭对玉米苗期的生长有显著地抑制作用。邓万刚等[62]的研究则表明，当炭/土比为0.1%、0.5%和1.0%时，在一定程度上降低了种植在花岗岩砖红壤上的王草第2次刈割产草量和柱花草第1次刈割产草量，同时品质也有所下降。生物炭对作物生长发育和产量影响的效应表现不一，但总体来说是正向效应大于负向效应。产生正向效应的原因主要来自以下几个方面：（1）生物炭具有丰富的多微孔结构，比表面积较大。在施入土壤后，有利于微生物的生存繁衍，增加土壤中有益菌群数量，增强土壤生态系统功能，为作物根系提供良好的生长环境。（2）施用生物炭有助于改善土壤理化性状，如pH、容重、孔隙度、持水性等，特别是有利于提高土壤有效养分含量，这些条件的改变对于促进作物生长发育有重要作用。（3）生物炭本身含有一定数量的对作物生长发育有益的元素如N、P、K等和一些微量元素，可增加土壤中可交换性阳离子如K+、Na+、Ca2+、Mg2+等的数量，在一定程度上减少活性铝等有毒元素的影响，为作物生长发育提供良好的元素供应源。（4）生物炭与其它肥料配合使用时，可减少肥料养分淋失，提高利用效率，促进增产。也有研究报道，施用生物炭后产量增加不显著甚至有负影响[6]。产生负向效应的原因可能来自于以下几个方面：（1）生物炭呈碱性（表），当施用量过大时，某些对pH敏感的作物极易表现出平产或减产。（2）生物炭对作物生长发育和产量影响的差异性与土壤类型有关，Jeffery等[63]的研究结果表明，在酸性土壤、中性土壤、粗质地与中等质地土壤中施用生物炭，增产幅度分别为14%、13%、10%和13%。换言之，生物炭对作物生长发育和产量的影响决定于生物炭自身的性质，也决定于特定土壤的理化性质和作物生物学属性等诸多方面，复杂的交互作用及其过程也会使试验结果不尽一致。因此，生物炭应用于作物生产，应该因地、因作物、因具体条件而异。尽管到目前为止尚无法确定通用的最佳施炭量范围，但大量的研究结果已经明，生物炭的改土增产作用已是不争的事实，只要应用适当，其正向效应是完全可以利用的。

3生物炭与国家粮食安全、环境安全和可持续发展

3.1秸秆炭化还田与中低产田改造

自1949年新中国成立以来，中国粮食生产取得了举世瞩目的成就，用世界9%的耕地，养活了世界22%的人口，为世界和平与发展做出了巨大贡献。尤其是近年来，随着惠农政策和保障措施的不断加强以及行业科技的不断进步，中国粮食生产总量已经连续多年超过5亿吨。但在这连年丰收的背后，是高强度的掠夺式生产和长期的巨量化肥投入。由此导致土壤板结退化、中低产田大量产生、水体污染进一步加剧等一系列生态、环境和可持续发展问题。随着人口数量的持续增长，中国粮食安全压力将进一步加大。放眼未来，在气候变化日趋剧烈，资源约束逐步增强的情况下，如何在有限的耕地上持续、稳定地生产出更多、更安全的粮食，是未来将面临的更严峻的挑战。另一方面，中国年产农林业废弃物约14亿t，仅玉米、水稻、小麦等大宗作物的秸秆量就达到6.5亿t。随着粮食生产总量的增加，这一数字还将进一步提高。将这些生物质还田，无疑是增加土壤输入、遏制土壤退化、改善耕地质量的有效措施。但是，由于中国现行的土地家庭联产承包管理体制将生产单元分割的过小，限制了大型秸秆还田机械的使用。迥异的气候条件也使秸秆还田的适用范围受到限制。致使目前中国的秸秆还田量还不到20%，而被烧掉或废弃的量却超过了50%。宝贵的资源没有得到有效地利用，却变成了严重的污染源头。焚烧秸秆排放出大量的温室气体和烟尘，导致空气质量下降、诱发城市阴霾、航班起降受阻等一系列问题。以生物炭技术为核心的秸秆炭化还田是衔接农业循环链条首尾两端、实现废弃生物质资源化高效利用的重要途径。虽然有研究表明，生物炭还田有可能产生激发效应，刺激肥沃土壤中有机质的分解，但对于中国占总耕地总面积70%的中低产田而言，尤其是对于那些因理化性质恶化导致的障碍性土壤而言，废弃生物质炭化还田应该是一个值得引起高度重视的发展方向。因此，针对自然区划、耕作制度和不同土壤类型，进一步深入开展生物质炭化还田改土技术的研究和产业化开发，对于提升中低产田的生产潜力，确保国家粮食安全，实现农业可持续发展，都将具有重要的现实意义。

3.2秸秆炭化还田与农业低碳、循环和可持续发展

低碳、循环和可持续发展是当今世界经济和社会发展的主题。进入21世纪以来，全球气候变暖、灾害性气候频繁发生、荒漠化进程加速等已成为威胁人类生存和可持续发展的严峻问题。中国政府明确提出，到2022年，单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年降低40%—45%。作为一项规模宏大的基础性产业，农业固有的碳汇能力得到了越来越多的重视。发展能源作物、以生物能源替代化石能源以实现减排是当前的热门研究领域之一。但面对稀缺的耕地资源和巨大的粮食安全压力，寻找一种更符合中国国情的农业减排技术，发展低碳农业，已越来越迫切，也越来越现实。研究表明，生物炭具有很大的固碳潜力与空间，可能是唯一的以输入稳定性碳源而改变环境生态系统中土壤碳库自然平衡，提高土壤碳库容量的技术方式。Lehmann在2007年《Nature》上发表文章指出，如果将植物转化为生物炭，可以大大降低空气中的二氧化碳含量。生物炭除本身可作为一种重要的“碳汇”形式外，施入土壤后亦可减少N2O等温室气体的排放。譬如，以20g•kg-1的标准向牧草地和大豆土壤中添加生物炭，N2O排放量可分别降低80%和50%，CH4的释放过程则受到明显抑制。目前，生物炭的减排机制尚不清楚，但其减排效果已经得到认可，相应的计量方法学也将很快产生，从而为生物炭减排量的计算奠定良好的基础，也为生物质炭化还田打上了“低碳”的时代特点。

生物炭来源于农业，如果再将其广泛地应用于农业，就可实现生物质在农田生态系统内部的循环。因此，循环应是生物炭应用的着眼点。在农业范畴，秸秆还田或“过腹还田”应是当前农业废弃物利用的主要方式之一，在中国华北、华中、华南等地区都有较大面积的推广应用。但受低温冷凉气候的影响，该技术在北方特别是东北地区，还面临许多技术问题，比如还田秸秆当年难以腐烂，影响第二年出苗率；土传病害增加，不利于高产稳产；一家一户的小型化生产方式，不利于大机械的使用等。因此，在难以进行秸秆还田的地区，示范推广生物炭还田技术，符合因地制宜的原则，是科学、合理、可行的做法。秸秆发电、固化、气化、液化是农业生物质能源化利用的主要形式，虽然可以大量消耗秸秆，在一定程度上缓解秸秆焚烧压力，实现生物质的资源化利用，但其集中生产模式难以降低废弃物收集、储运过程中的运输成本，亦即相关企业难以脱离政府补贴而独立发展。更重要的是，这种能源化利用方式仅仅从资源利用角度考虑问题，忽视了对产出这些资源的耕地的保护，是一种“竭泽而渔、吃干榨净”的掠夺式做法，在一定程度上破坏了耕地可持续发展的物质基础，也无法实现农业系统内部稳定的物质循环。生物炭还田技术与上述利用方式不同，它结合了废弃物资源化、循环、可持续理念，在消化利用农业废弃物的同时，将生物炭再次返还给土壤，形成“取之于田，用之于田”的良性循环模式，因此可效地解决农林废弃物资源化利用、物质循环和耕地可持续发展等一系列问题。

狭义上说，生物炭的改土增产作用具有稳定性和持续性。广义上说，秸秆炭化还田则是保持农田生态系统持续发展的重要途径。2008年中国中、低产田面积已达到0.8亿hm2，占耕地总面积的65%以上，2009年进一步上升到耕地总面积的70%。特别是由于气候变化和掠夺式的过度开发利用，过去的良田沃土已经开始退化，有机质含量降低，酸化、板结、黏重现象严重，地力明显下降，已成为制约和影响粮食生产发展的“瓶颈”。另外，由于工、农业生产的发展，农田污染面积不断扩大，成为影响农业可持续发展的“隐忧”。以重金属污染农田为例，近20年中国重金属污染农田面积增加了14.6%，已近0.2亿hm2，占总耕地面积的1/6。生物炭应用于农田，不仅可以吸持养分、减少养分流失、缓解水体富营养化，亦可应用于受重金属、有机污染物等污染的土壤或水体，通过吸附、钝化、固持等作用方式降低污染物的生物有效性，对于粮食安全、食品质量安全保障能力的提升具有重要意义。

4展望

生物炭概念的提出源于对亚马逊流域先民无意间留下的“Terrapreta”（亚马逊黑土）所具有的增产作用的观察。它一经出现，便引起全世界的广泛关注。如前所述，作为一项来源于实践的技术，生物炭的改土增产作用已被国内外大量研究所证实。有理由相信，以秸秆炭化还田为核心的生物炭技术，未来必将得到普遍认可和迅速发展，生物炭产业也将应运而生，并成为国家战略性新兴产业。事实上，中国的生物炭研究与产业技术开发已经走过了近十年的发展历程，一些勇于探索的研究者和先锋企业已积累了一定的研究成果、产品和经验。尽管这些成果、产品和经验还不十分丰富，但已初步描绘出中国生物炭研究与产业发展的广阔前景。

无论从粮食安全、环境安全，还是从可持续发展角度来看，生物炭研究与产业技术开发都与国家发展战略极为契合。《国家粮食安全中长期规划纲要（2008—2022年）》指出，严格控制面源污染，保护和改善粮食产地环境，通过农业资源高效利用等方面的新突破着力提高粮食单产水平。国家发改委出台的《“十二五”秸秆综合利用实施方案》中也指出，农业是秸秆综合利用的优先发展方向。生物炭技术正是以农林业和环境为核心，全面服务于粮食安全、环境安全和可持续发展的新技术、新产业，应该在国家的大力支持和引导下健康、快速的发展。值得指出的是，在中国研究与开发生物炭产业，应该遵循以下几项原则：

一是发展生物炭产业必须坚持以农林废弃物循环利用为出发点。自生物炭技术提出时开始，国际上就不乏反对的声音。国际生物炭倡导组织向联合国气候变化大会提交的“发展废弃物生物质碳转化与生物炭农业应用”的提案至今没有下文就是最好的例子。究其原因，大多是担心在生物炭产业市场化过程中，有可能出现伐木取炭导致毁林而破坏生态等不合理开发方式。这是一个市场、政策层面的问题，归根到底是生物炭的来源问题，良好的顶层设计将有利于其妥善解决。因此，生物炭技术必须坚持以农林废弃物综合利用为出发点，这不但是维持农田生态系统稳定平衡的需要，也是生物炭这一概念的本质属性。

二是生物炭产业应以克服土壤障碍和中低产田改造为主要方向。中国存在大量的障碍型土壤和中低产田，以辽宁省为例，盐碱土总面积20—27万hm2，风沙土13.3万hm2，酸性、微酸性耕地面积102万hm2，耕型涝洼地30万hm2。由各种因素造成的中地产田面积占辽宁省耕地总面积的48%以上。2009年，辽宁省玉米总产量为963.1万t，播种面积为196.41万hm2，平均单产水平仅为4903.5kg•hm-2。而美国玉米平均单产水平早在20世纪90年代就已超过7425kg•hm-2。品种、栽培方法固然是造成差异的原因，但耕地质量的巨大区别也不容忽视。根据收益递减原则，生物炭应用首先应以改造中低产田为重点，尤其以克服土壤酸化、板结等土壤障碍为主攻方向，开展秸秆炭化还田技术研究与试验示范。

三是明确农林废弃物范畴，因地制宜地实施秸秆炭化还田。在现行土地管理制度和现有技术手段下，能够且已经被利用的秸秆就不是废弃生物质，例如生物质发电、生产沼气等。即便在秸秆还田技术不适用地区，秸秆也难以完全划归为废弃物。只有确实没有被利用而被大量焚烧或废弃的秸秆，才能视为废弃生物质。菌渣、蔗渣等同样如此。因此，生物炭技术的适用范畴与区域经济、技术发展水平和生态气候条件等息息相关。因地制宜地开展生物炭产业技术开发与应用是生物炭产业发展的关键。在低温冷凉、秸秆直接还田问题较多的东北地区，在酸化粘重的南方红壤土地区，在工业发达、重金属污染严重的地区等，都是开展秸秆炭化还田技术试验示范的优先选择区。在生物炭的作物生产应用中，也应该因地制宜，根据作物类型合理施用。

四是大规模集中制炭与分散制炭模式的兼容并蓄。当前，中国主要存在两种生物炭产业模式：大规模集中制炭就地深加工和分散制炭，集炭异地深加工。在废弃生物质集中产区，如稻米加工厂、蔗糖厂、食用菌生产基地等，产出的废弃谷壳、蔗渣、菌棒等数量多、规模大，集中制炭深加工是理想选择。但集中制炭深加工方式显然不适于分散度高、密度低、运输难度大的农作物秸秆等废弃生物质的处理。相对而言，以一个生物炭深加工厂为中心，辐射若干制炭厂的分散制炭、集炭异地深加工模式，具有运输成本低、弹性大、灵活性强等特点，在量大面广的种植业领域更适用。因此，在开展生物炭产业技术开发时，应根据农林废弃物的资源特点综合考量。在相关产业技术层面，以多联产为主要目标的大型生物炭生产系统和以灵活机动、可实现就地就近炭化的小型生物炭生产装置应该是着力攻克的关键。

生物质炭化技术篇4

因盐分积累、养分比例失调、土壤生态系统被破坏等问题而导致的土传病害是保护地蔬菜栽培存在的突出问题[1～5]。土传病害的发生会导致蔬菜产量降低、品质下降，成为制约蔬菜保护地栽培可持续发展的重要因素。无土栽培是指不用土壤而采用固体基质或单独用营养液栽培作物，其能为植物提供稳定协调的水肥条件，实现养分和水分的同步按需供应，因而能最大限度地满足作物对水肥的需求，是一种高产的蔬菜栽培方式[6～9]。另外，该栽培方式也使灭菌更加容易，方便控制病害，因此近年来各种形式的无土栽培兴起。但传统无土栽培基质如草炭、蛭石与珍珠岩等皆为不可再生资源，随着开采量的加大会面临资源枯竭问题，因此探讨其他可替代的基质十分必要。

生物炭是由生物质在缺氧条件下经热裂解炭化而成的一类以单质碳为主的黑色固体物质[10～12]，其疏松多孔，保水性能良好，其中的碳又具有极低的矿化率，因而能固定大气中的碳素[13～18]。将生物炭用于无土栽培，不仅可解决传统基质不足的问题，还可以缓解温室效应。近年来开始将生物炭作为基质添加料施用（比例不超过50%），而将生物炭单独作为基质的研究尚未见报道，本研究将生物炭单独作为基质施用，并与其他基质作比较，以期为以后的基质配方研究提供参考。

1材料与方法

1.1试验材料

供试生物炭以花生壳为原料制备而成，裂解温度350℃，裂解时间2h。供试蛭石、草炭和有机堆肥均为市场购得，其基本理化性质如表1所示。

供试育苗穴盘为32穴黑色塑料长方形穴盘，穴孔深58mm，上口径53mm×53mm，下口径27mm×27mm，单穴容积约110mL。所用营养液为霍格兰和阿农通用营养液配方。

1.2试验设计

试验共设6个处理，基质配方如下：草炭（CT）；堆肥（DF）；蛭石（ZS）；生物炭（BC）；50%生物炭+50%堆肥（BCDF）；50%生物炭+50%草炭（BCCT）。各处理每隔3d浇灌1次营养液，每次浇灌20mL。每个处理重复6次，各处理随机排列。

1.3测定项目与方法

①基质理化性质测定将水与基质按体积比5∶1浸提，然后离心30min取上清液，测定其pH值和电导率（EC值）。pH值用pH计测定，电导率用电导率仪测定。全氮、全磷含量采用H2O2-H2SO4消煮流动注射仪测定，全钾含量采用火焰光度计测定。

②植株生物性状指标测定于2015年5月10日播种，5月17日出苗，出苗10d后定期测定株高、茎粗和叶绿素含量。株高采用直尺测量；茎粗采用游标卡尺测量；叶绿素含量（SPAD值）采用SPAD-502叶绿素仪测定，统一选择从上往下第4片展开叶测定，每片叶测定5次并取其平均值。

③植株光合指标测定在番茄播种后第50天用便携式光合仪测定最大叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）与蒸腾速率（E）。测定时使用开放式气路，内置光源光强为

1000μmol・s-1・m-2。每片叶片测定5次并取其平均值。

④植株养分吸收指标测定定植前（2015年7月3日）分2次取样，分别用于测定根系活力与根、地上部干物质质量，并计算壮苗指数和根冠比，其中壮苗指数=（茎粗/株高+根干质量/地上部干质量）×全株干质量，根冠比=根干质量/地上部干质量。根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法测定；将植株在105℃杀青30min后，70℃烘干称重，测定其生物量；植株全氮、全磷、全钾含量测定方法同1.3①。

1.4数据与处理

采用SAS8.2统计分析软件进行ANOVA方差分析及邓肯氏差异显著性检验，并用MicrosoftExcel2007软件作图。

2结果与分析

2.1生物炭基质对番茄幼苗长势的影响

①对番茄幼苗株高的影响生物炭明显提高了番茄株高（图1）。播种后第21天时，各处理长势基本一致，蛭石处理株高略低。随着番茄幼苗生长，生物炭单施渐显优势，播种后第51天时，生物炭单施处理幼苗株高最高，较草炭、堆肥、蛭石分别高17.39%、37.30%、40.88%；在养分管理基本一致的情况下，生物炭+堆肥配施以及生物炭+草炭配施均比堆肥、草炭单施番茄植株高，这说明生物炭的加入能改善番茄的株高，更好地调节番茄植株的生长。

②对番茄幼苗茎粗的影响生物炭对番茄茎粗也有一定的促进作用（图2）。生物炭单施处理的茎粗最高，与草炭、堆肥单施处理相比差异不明显，比蛭石处理高8.47%。生物炭与其他基质配施的茎粗基本一致，差异不明显，这表明生物炭单施对番茄茎粗有一定的促进作用，但与其他基质配施相比则促进作用不明显。

③对番茄幼苗壮苗指数、干物质积累和根冠比的影响施用生物炭能够提高番茄幼苗的壮苗指数（表2）。生物炭单施处理番茄壮苗指数较蛭石单施处理高194.34%，且差异显著，而与草炭单施及堆肥单施处理则差异不显著。

施用生物炭能够促进番茄干物质总量的积累。生物炭单施处理较蛭石单施高62.94%，且差异达显著水平，但与草炭单施、蛭石单施相比均无显著差异。生物炭+草炭、生物炭+堆肥的干物质总量比生物炭、堆肥单施低。番茄地上部干物质总量以及根干物质总量的趋势与番茄全株干物质总量基本相同，这表明生物炭对番茄植株地上部分与地下部分具有相同的影响。

生物炭的施用能够提高番茄植株的根冠比。生物炭单施处理番茄根冠比比蛭石单施处理高107.69%，且差异达显著水平，但与其他处理相比差异均未达显著水平。生物炭+堆肥配施和生物炭+草炭配施接近，两者与其他处理相比差异均不显著。这表明生物炭的施用能够使番茄根系发达，有利于为植株生长供应充足的水分与养分。

2.2生物炭基质对番茄叶片光合特性的影响

①对番茄叶片叶绿素含量的影响叶绿素含量是反映植物叶片光合能力及植株健康状态的主要指标[19]。研究结果表明，生物炭对番茄幼苗叶片叶绿素含量有一定的影响（表3），播种后第21天时，生物炭+堆肥配施处理叶片SPAD值最低（41.97），其次为生物炭单施处理（42.77），叶绿素含量最高的是生物炭+草炭配施处理（55.00）。随着生长时间的延长，各处理幼苗叶片趋于成熟，到51d时各处理间均无显著差异。在番茄整个幼苗生长期，叶片SPAD值均以生物炭+草炭配施处理最高，这表明生物炭与草炭配施更能促进番茄幼苗的生长，更利于番茄叶片早期光合作用和干物质积累。

②对番茄叶片光合指标的影响光合作用是植物生长和物质积累的基础，对植物生长发育具有重要意义[19]。叶片光合速率以生物炭单施处理最高，其次为生物炭与堆肥配施处理，生物炭与草炭配施处理最低（表4）。不同处理间叶片气孔导度均无显著差异。生物炭与堆肥配施处理叶片胞间CO2浓度最低，说明生物炭与堆肥配施能够将胞间CO2更多地用于光合作用。生物炭和生物炭与堆肥配施处理蒸腾速率较高，较蛭石以外的其他处理增加22.34%～96.85%，表明生物炭能够更好地促进番茄苗期叶片生长，提高其蒸腾速率。

2.3生物炭基质对番茄根系活力的影响

生物炭单施处理的根系活力比草炭和蛭石处理分别高113.82%和72.64%，但却比堆肥处理低18.75%，与三者的差异均达显著水平（图3）。各处理中以生物炭与堆肥配施的根系活力最高，分别比草炭、蛭石和生物炭高172.50%、120.02%和27.44%，差异明显；生物炭与草炭配施的根系活力较低，分别比堆肥和生物炭低56.70%和46.95%，且差异明显。这表明生物炭与堆肥配施可以提高番茄根系活力，促进番茄的根系生长，而生物炭+草炭配施对番茄根系活力具有抑制作用。

3结论

生物炭作为基质单独施用，可以明显提高番茄幼苗株高和光合速率，分别比草炭、堆肥、蛭石处理高17.39%～40.88%和10.12%～20.74%；生物炭+堆肥配施能有效提高番茄叶蒸腾速率，分别比草炭、堆肥、蛭石处理高22.34%、36.16%和2.34%；生物炭+草炭配施明显改善了番茄叶片SPAD值，在整个番茄幼苗期均保持最高水平。因此，生物炭无论单施还是与其他基质配施都有与其他基质相似甚至更好的维持番茄幼苗生长的效果。

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生物质炭化技术篇5

秸秆焚烧害处多禁烧发现大商机

李应超1999年毕业于河南农业大学农学院，毕业后的十多年里一直从事设施蔬菜的生产，但受到雇工难和自然灾害等因素影响，他逐渐意识到这个行当注定难以做大。就好像天花板，一眼就可看到顶！而每次大量农作物废料的处理问题更是成了他的一件烦心事。他通过调查发现，我国每年农作物秸秆大量剩余，很多地方焚烧秸秆造成污染。虽然国家三令五申禁止焚烧秸杆，可秸杆焚烧现象仍屡禁不止。能否找到一个合理途径使这些农作物秸秆得到循环利用，甚至变废为宝呢？李应超有了转行的念头。

在一次偶然机会里，李应超了解到生物质炭化作为新型环保的秸秆处理方式正在国外兴起。采用生物质炭化还田的方式，将生物质中的碳素沉降固定于土壤中，更是被广泛地应用于土壤改良和修复。他通过查找大量资料和请教上海交通大学相关专家后，觉得以秸秆资源化利用为核心的“生物炭”产业化开发具有投资小、见效快、原料足、成本低、吸纳劳动力能力强的特点，其市场前景非常广阔，在我国是一项利国利民的朝阳产业。

孚祥公司抢先研发秸秆炭化机性能高

2012年2月，李应超正式创办了生物炭研发及应用的科技型企业――上海孚祥生物科技有限公司，重点围绕农作物秸秆炭化工艺与设备、多元化炭基产品开发等方面开展技术研究。由于我国农业生产以家庭承包为主，秸秆资源量大、分散、分布广，受到秸秆原料“运距远、运费高”等成本问题的制约，国外使用大中型固定式炭化设备的“集中制炭型”生产模式根本无法在国内推广应用。李应超决定独辟蹊径，因地制宜开发适合中国国情的中小型碳化设备，利用我国巨大的农作物秸秆资源，以千家万户的农民为载体，建立农作物秸秆的回收、运输、炭化加工产业链体系，将其就地、就近利用。

经过两年多不懈地努力，李应超的公司围绕“原材料在产地就近炭化”的研发思路，研发出具有自主知识产权的组装、拆卸、运输方便的“可移动多联产式生物质炭化装置”。该装置可方便地运输到田间地头，实现农作物秸秆的就地炭化，生产过程中几乎不需要外加能源，也不排出“三废”，彻底解决了长期制约农作物秸秆资源化利用原料收集难、储运成本高等“瓶颈”问题。同时，该装置既适于大规模集中生产，也适于一家一户的小规模生产。可在广大农村，小到农户，大到村镇广泛建立中、小型制炭厂，实现农作物秸秆的产地炭化，显著降低生物炭的生产成本。

在此基础上，李应超的公司开发了以生物炭为原料生产环保型生物炭基肥的工艺技术，有效地提高肥料利用率和作物产量。同时，公司采用“公司+农户”的经营模式，与农户签订合作协议提供炭化炉和制炭技术，进行农作物秸秆的就地炭化。农户再将生产的生物炭通过回收卖给公司制成环保型生物炭基肥。采取“取之于农，用之于农”的循环运营模式，不仅有效解决了农村秸秆焚烧问题，而且形成了废物利用、低本高效、环保节能的循环经济产业链条。

技术实力领先同行全力扶持客户经营

如今经过三年多的发展，李应超的公司已拥有一流的技术团队，科研实力雄厚。公司不仅与上海交通大学建立长期战略合作关系，重点围绕生物炭生产设备、加工工艺、高附加值炭化产品研发等方面进行深入研究。同时投资100多万元建立了高标准的中试研发基地，并花费巨资购买多项国家发明专利权，产品科技含量和市场竞争力倍增。公司研发的“可移动多联产式生物质炭化装置”还荣获“2014年浦东新区科技创新成果”三等奖。

为了更好的发展市场，李应超提出了全力扶持客户的经营理念，把客户的成功当成自己的成功。公司对所有的客户都制定一对一帮扶方案，确保签约一家、成功一家。加盟户购机后，公司上门安装，并提供技术指导，确保客户能够熟练操作机器和生产出合格产品。

（上海赵林丹）

上海孚祥生物科技有限公司

地址：上海市浦东新区下盐路祝桥620号

电话：021-60526168

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生物质炭化技术篇6

关键词：煤质；活性炭；饮用水处理

目前，我国饮用水质量普遍不高，饮用水安全问题相当严峻。而煤质活性炭以其良好的吸附性跃入专家的眼帘。自从进入二十一世纪以来，煤质活性炭在饮用水处理中得到了较为广泛的应用，同时，臭氧/生物活性炭工艺通过进一步的研究，得到了更为广泛的使用。新技术的使用，极大的保证了饮用水的安全卫生，从而有利于市民的身体健康。

一、煤质活性炭的种类

煤质活性炭的分类标准有很多，按工艺分，可以分为柱状活性炭原煤、压块破碎活性炭、破碎活性炭和柱状破碎活性炭。还有按形状区分为颗粒活性炭和粉末活性炭。本文就形状分类进行阐述，为其应用介绍做铺垫。

（一）颗粒活性炭（GAC）

颗粒活性炭的原料是优质的无烟煤，外观为黑色颗粒，形状不一，孔隙发达，吸附效果好，可多次反复利用。颗粒活性炭主要应用于气体净化处理，饮用水净化处理，回收溶剂等。颗粒活性炭因其生产工艺简单，可反复使用而备受青睐。

（二）粉末活性炭（PAC）

粉末活性炭原材料较多，为木材、果壳、煤、焦碳、石油残渣等，外观为暗黑色，吸附性能好，化学性能稳定，耐高温强酸碱。粉末活性炭难以多次利用，再生较为困难。主要用于突发性水源事故和处理生物预处理中。粉末活性炭因生产工艺简单、生产成本低，受到普遍的使用。

二、饮用水处理中活性炭的选择

当一个水厂进行活性炭的选择时，通常采用招标的形式。从历年各地的招标文件上来看，还是存在一些问题的。

（一）片面的重视煤炭指标

煤炭的指标主要有活性炭典值、苯酚吸附值、亚甲蓝吸附值等等，但这些仅仅代表着活性炭对典分子、苯酚分子、亚甲蓝分子的吸附效果较好，这并不能表示全部，单考虑这几项是远远不够的，我们还需要考虑其他问题。所以说，如果水厂片面的重视煤炭指标，将会造成因投资过大，效果较小而亏损的现象。

（二）无实验基础的选择

对投标的煤质活性炭没有进行模拟实验，采集数据，而是因为种种人际关系而确定投标人。这种现象危害性更大，会直接造成水厂输出水质的质量下降，严重的还会给饮用者带来身体上的伤害。

综上所述，饮用水生产公司要综合考虑其吸附性，活性炭典值、苯酚吸附值、亚甲蓝吸附值，炭型、炭种等等，参照德国标准化学会（DIN）、美国自来水工程协会（AWWA）和中国城镇建设行业标准，严格依据《煤质颗粒活性炭净化水用煤质颗粒活性炭》（GB/T7701.2-2008）和《选择饮用水处理用煤质活性炭》（CJ345-2001）的要求，进行标底的选择，这样才能在最大程度上，做到工厂经济效益和社会效益的结合。

三、煤质活性炭在饮用水处理中的应用

（一）颗粒活性炭在饮用水处理中的应用

1.颗粒活性炭吸附技术

颗粒活性炭吸附技术可以说是一种较为成熟的技术，在美国90%以上的水厂都使用这种技术，但是单纯的颗粒活性炭吸附技术对颗粒活性炭的吸附力要求较高，在使用过程中，需要经常性的对颗粒活性炭进行再生，这在无形中就增加了资金的投入。

2.生物活性炭使用技术

正因为颗粒活性炭吸附技术存在着一定的劣势，故而，专家研究出更有效的饮用水处理技术，这就是生物活性炭技术。其主要特点就是：先吸附后分解，对水中的污染物进行强有力地吸附，然后进行生物分解，集吸附与降解为一体，可去除颗粒活性炭和微生物单独使用时不能去除的细小污染物，更好的提高了污染物的去除效果。同时还延长了颗粒活性炭的再生时间，降低了资金的投入。而且，生物活性炭使用技术生产设备简单，可以全自动化控制，无形中节约的人力。

（二）粉末活性炭在饮用水处理中的应用

1.粉末活性炭的单独使用

目前，在常规水处理过程中，仅仅需要粉末活性炭就能很好的解决问题。但是，在投入点的选择方面还是存在一定的技术的。粉末活性炭可以在取水口、絮凝前、絮凝中、过滤前等处投入，如何在辨别水质的基础上，准确的选择投入点和投入量，这是专家需要思考的问题。为此，专家制定的以下操作原则：投加剂量视所处理水质而定，一般为10～15mg/L，污染较严重时可加至40mg/L或更多；当原水嗅阈值为90，粉末活性炭投量为40mg/L时，出水无异嗅异味；在水处理系统中投加粉末活性炭，滤后水的色度能降低1～2倍，基本达到无味。

2.粉末活性炭与高锰酸钾合用

高锰酸钾也有较好的吸附力，于是专家对高锰酸钾和粉末活性炭进行性能上的分析，发现两者是可以相互融合的，且能够明显的提高絮凝效果，从而提高对细小的污染物的去除效果。同时，粉末活性炭与高锰酸钾合用还能去除嗅味，而且还节省20%的粉末活性炭，可以说，粉末活性炭与高锰酸钾合用是一种创造性的突破，具有极大的实用价值。

3.粉末活性炭与硅藻土合用

硅藻土是一种硅质沉积岩，形状为多孔疏松状，将其和粉末活性炭混合后使用，可进一步提高对污染物的吸附作用。其优势主要在于可以去除难以去除的有机污染物。粉末活性炭与硅藻土合用拥有较强的去除有机物味和嗅的能力，可以用于浊度

结束语：

市场上存在较多品种的活性炭产品，煤质活性炭与其他活性炭相比，具有许多优势，在加上专家对煤质活性炭的开发创新研究，使得其在国内饮用水处理中的应用逐渐增加，在今后的饮用水深度处理中拥有更为广阔的前景。

参考文献：

[1]蔡孟哲，王郑，徐晶晶等.煤质活性炭对水中DBP的吸附效能研究[J].环保科技，2014，（1）：1-5，9.