碳化机使垃圾变成“黑金”生物炭

生活、生产活动中绝大部分废弃物是生物有机材料，即生物质，含有丰富的有机质和养分，具有可再生性。将生物质置于缺氧或绝氧环境中，在相对较低的高温下（<700℃）热裂解后生成的固态产物就是生物炭，也被科学家冠以“黑色黄金”的美誉。生物炭以高度富碳为标志，主要含有C、H、O、S、N等元素及灰分物质，此外还保留了原料中的Ca、Mg、K、Si、Fe、Mn、Cu、Zn等元素，元素组成受原材料和热解温度影响。生物炭呈碱性，表面含较多羧基、羰基、酚羟基、内酯基等含氧官能团；表面电荷密度高，阳离子交换量高（CEC）；生物惰性和化学稳定性强，不易降解；具有多孔结构，孔隙可按大小分为大孔隙（>50 nm）、小孔隙（<0.9nm）和微孔隙（<2nm）。

生物炭的孔隙结构、大比表面积和高表面电荷密度决定了其具有良好的吸附能力，尤其对阳离子吸附能力强，其吸附机理主要包括表面吸附机制、分配作用机制、联合作用机制以及其他微观机制，其中最主要的是表面吸附机制，指通过化学键结合（如生物炭表面MgO晶体吸附磷酸根生成磷酸铁，沉淀于生物炭表面和孔隙内，不可逆吸附）或静电吸引结合（表面负电荷高，具有较高的阳离子交换量和吸附容量）进行吸附。另外，生物炭的小孔隙结构（<0.9nm）能够降低土壤养分的渗漏速度，延缓水溶性离子的溶解迁移时间，加强对移动性强、易淋溶流失养分的吸附，在离子吸附过程中起主导作用。