生物炭含有哪些官能团

‘壹’ 什么是水稻生物炭育苗基质其育苗技术环节和注意事项有哪些

水稻生物炭育苗基质是以生物炭为核心的碳基水稻育苗基质。生物炭具有微孔结构和表面官能团丰富，保水透气性强，吸光增温效果好等特点。生物炭水稻育苗基质含碳量≥30%，富含水稻秧苗生长所需的大量元素和中微量元素，有利于促进早生快发，培育高素质秧苗，专门用于水稻机械化大棚旱育苗，直接装盘，日常管理简易，大大节省育苗程序和费用。其技术环节和注意事项如下：

（1）品种选择

选用经审定的适合当地机械化栽插的高产、多抗、优质水稻品种，种子纯度不小于99.5%，发芽势不小于85.0%，发芽率不小于95.0%，水分不大于14.5%。

（2）种子处理

晒种，可使种子的干燥度一致，增强种子吸水力，提高种子发芽势，还能利用阳光紫外线杀菌除虫，对成熟不良和贮藏中受潮的种子效果更为明显。选晴朗天气，在背风向阳处将种子摊开至3厘米～4厘米厚，每天

翻动3次～6次，晒种1天～3天。操作时不要擦伤谷壳。

选种，采用盐水选择饱满程度一致的成熟种子。用食盐或硫铵配置成比重为 1.08～1.13的溶液，稻种放入其中不断搅拌 ，去除空瘪稻种，成粒种子再用清水洗2遍～3遍，以种子表面无盐分为准。

浸种，使用相关浸种药剂浸种，用量用法参照药剂说明。浸种时间长短视气温、品种而定，以种子吸足水分为宜，即达到谷壳透明，米粒腹白可见，米粒易折断无响声。

催芽，可利用催芽设备将吸足水分的种子在 30 ℃～32 ℃下进行保湿催芽到破胸，必要时应翻拌补水。经1天～2天种子就开始破胸露白，露白后要降低温度，温度保持在25 ℃，当95.0%的种子破胸时应停止催芽。

晾芽：催好芽的种子在大棚或室内常温条件下晾芽，抑制芽长，提高芽种抗寒性，散去芽种表面多余水分，保证播种均匀一致。晾芽不能在阳光直射条件下进行，温度不能过高，晾芽不能过度，严防芽干。晾芽时间以3小时～6小时为宜。

（3）播种

根据水稻品种特性、安全齐穗期及茬口确定播期。一般根据适宜移栽期，当外界气温稳定通过5℃时即可播种。为防止温度过低诱发病害，不可过于提前播种。要抢晴播种，禁忌在寒流和阴天播种。播期的早晚首先要根据品种生育期长短而定，生育期长应适当提早播种，

生育期短可适当推迟播期。“晚育早插”是生物炭水稻育苗基质的特点之一，可适当推迟播期。沈阳地区以4月中旬播种为宜。每盘播种湿籽95克～105克。播种方法，采取机械自动化流水线播种，作业前调好设备，平整填装生物炭水稻育苗基质。基质厚度1.5厘米～2.5厘米，上平面比盘低0.5厘米～0.8厘米；浇水时，做到盘内育苗基质全部润透，盘底部稍有渗水，上面不积水。覆盖厚度0.4厘米～0.7厘米，要将种子盖严，没有露种现象。播种好的秧盘整齐摆放在运输工具上运至温室大棚内，将秧盘整齐平铺至地面上，覆盖农用覆膜或无纺布，保温、保湿。

（4）苗期管理

适时撒覆盖物，当秧苗出苗达到80%以上时，及时将覆膜或无纺布撤掉。

温度管理，出苗前，白天维持基质温度25℃～30℃；一叶一心时维持在22℃～25℃；从2片半叶开始温度降到16℃～22℃，夜间温度能够保证在12℃～15℃以上最好。移栽前3天～4天，外界温度不低于11℃～12℃的情况下，夜间大通风。

水分管理，水分管理是使用生物炭水稻育苗基质时的关键注意事项。播种时浇透水，播后至1叶1心保持湿润，1叶1心后应控水，避免秧苗过快生长，控水标准为不卷叶不补水，如发现基质干燥，补水应以喷淋方式进行，切忌大水冲淋。如果秧盘下午缺水适当少补，在第二天早上加大补水量。补水时间宜在日出前或日落后，

以减少气温与水温的温度差，避免温度忽高忽低造成病苗。移栽前2天～3天断水炼苗。

肥料管理，根据实际情况，秧苗生长正常、叶色浓绿的可免施肥料；如需补充肥料，以适时适量为原则，用微喷设备喷浇，酌情及时追肥然后用清水冲洗。插秧前3天～7天，适时适量补充送嫁肥。

病虫害防治，预防为主，防治为辅，主要预防青枯病和立枯病发生。科学管水，合理施肥，调整温度防止秧苗徒长，提高秧苗素质，增强对病害的免疫能力。适时适量喷施药剂，预防病害，防治稻水象甲和潜叶蝇等病虫害。

（5）秧苗要求：秧龄25天～35天，叶龄3.0叶～3.5叶，株高13厘米～15厘米，百株鲜重12克～15克，百株干重3.0克以上，秧苗整齐一致，个体间差异小，无枯叶，无病害，成苗率高，单位面积苗数均匀，根白、根粗、根量大，起秧时不散落。

‘贰’ 官能团具体有哪些呢

碳碳双键、碳碳三键、羟基、羧基、醚键、醛基、羰基等。

官能团，是决定有机化合物的化学性质的原子或原子团。常见官能团碳碳双键、碳碳三键、羟基、羧基、醚键、醛基、羰基等。有机化学反应主要发生在官能团上，这些官能团就决定了有机物中的卤代烃、醇或酚、醛、羧酸、硝基化合物或亚硝酸酯、磺酸类有机物、胺类、酰胺类的化学性质。

官能团知识点的总结如下

官能团是生物分子中化学性质比较活泼，容易发生化学反应的原子或基团。含有相同官能团的分子，具有类似的性质。官能团限定生物分子的主要性质。

然而，在整个分子中，某一官能团的性质总要受到分子其它部分电荷效应和立体效应的影响。任何一种分子的具体性质，都是其整体结构的反应。

生物小分子大多是双官能团或多官能团分子，如糖是多羟基醛（酮），氨基酸是含有氨基的羧酸。官能团在碳链中的位置和在碳原子四周的空间排布的不同，进一步丰富了生物分子的异构现象。

‘叁’ 生物炭能被重铬酸钾氧化吗

生物炭可以被重铬酸钾氧化。重铬酸钾是一种强氧化剂，可以将许多有机物氧化成二氧化碳和水。生物炭是一种由生物质经过高温热解得到的炭质材料，其中含有大量的有机物质烂氏。在重铬酸钾的存在下，生物炭中的有机物质会被氧化成二氧化碳和慎磨水，同时重铬酸钾也会被还原成Cr3+离子，因此可以用重铬酸宽历斗钾的氧化能力来测定生物炭中有机物的含量。但是需要注意的是，重铬酸钾氧化是一种强氧化反应，需要在严格的实验条件下进行，以避免产生危险。

‘肆’ 哪些官能团对厌氧发酵有作用

作为一种有机废弃生物质再生利用的有效手段，厌氧发酵技术受到了广泛关注。已有的研究表明：在厌氧发酵系统中引入炭材料功能促进剂，可以有效的提升厌氧发酵系统的性能。此外，在碳材料表面构造表面官能团，可以改变碳材料的导电性、亲水性、疏水性、电化学性能、催化性能等。因此，设计和开发具有丰富表面官能团的厌氧发酵功能促进剂，提升厌氧发酵的产甲烷性能，对规模化厌氧发酵系统实现废弃物资源化综合利用有重大的意义。从表面官能团的角度，解释了杂原子掺杂生物炭促进剂对增强厌氧共发酵产甲烷的作用机理。一方面，含O、N和P官能团的引入促进了生物炭的电子交换能力（Electron exchange capacity，EEC），增强了产乙酸菌和产甲烷菌之间的电子转移，促进厌氧发酵中有机物的降解和甲烷的产生；另一方面，含N、P和S官能团的引入增强了生物炭促进剂对CO2的吸附，加速了共发酵系统中CO2的消耗，促进CO2向CH4的转化这项工作采用多种杂原子掺杂，在生物炭表面构造了含O、N、P、S丰富的表面官能团，作为功能促进剂，应用于厌氧发酵系统，改善了厌氧发酵环境，提升了厌氧发酵系统的综合性能。有望从“沼气清洁生产”、“废弃物高效降解”和“沼渣肥料化利用”等三个方面提高厌氧发酵系统的整体性能，实现废弃物（芦荟废弃物、粪便废弃物、城市污泥废弃物） “热—电—肥联产”的资源化的综合利用。提出的表面氧化还原官能团增强厌氧发酵系统性能的策略，为开发高性能厌氧发酵促进剂提供了强有力的理论基础和技术支持。由农业废弃物带来的环境污染问题日趋严重，但秸秆含有大量的有机养分，若将其合理利用即可变废为宝，实现废弃物的资源化利用。秸秆属于高碳水底物，可为厌氧发酵微生物提供丰富的能源，因此利用厌氧发酵技术将秸秆等农业废弃物转化为沼气具有巨大的潜力。另外，将秸秆作为热解炭化或水热炭化的底物用于生产生物炭是一条秸秆高值化利用的有效途径。
3.生物炭作为一种生物相容的导电多孔固体材料，具有来源广泛、价格低廉、可再生、呈碱性、高度芳香化、较渗数哗大的比表面积、丰富的孔隙结构和官能团（如羧基、内酯型羧基、酚羟基和羰基等）等特性，目前在强化厌氧发酵领域已多有应用。尽管厌氧发酵技术已有悠久的研究历史，但目前仍存在一些不容忽视的瓶颈问题，如产气效率低和气体组分不够理想等。
改性生物炭负载微生物的复合体及其在强化厌氧发酵中的应用。本发明提供的改性生物炭可以强化厌氧发酵，提高产气效率和气体品质。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明提供了一种改性生物炭，制备所述改性生物炭的方法包括以下步骤：1）将生物炭和改性剂溶液混合，加热3~5h，静置12~24h后过滤；2）将过滤所得生物炭清洗至滤液呈中性，得到所述改性生物炭；所述改性剂溶液包括hcl溶液、naoh溶液毕巧和k2co3溶液中的一种或两种以上溶液；当改性剂为两种以上溶液时，所述步骤1）为：11）生物炭与其中一种改性剂溶液混合，加热丛行3~5h，静置12~24h后过滤；12）更换改性剂溶液的种类，将所述步骤11）过滤后的固体重复步骤11）直至所有改性剂溶液处理完全。
6.优选的，所述hcl溶液、naoh溶液和k2co3溶液的浓度分别为1~3mol/l。
7.优选的，所述生物炭和任意一种改性剂的质量比为1：5。
8.优选的，所述生物炭的制备原料包括农作物秸秆。
9.优选的，所述生物炭的制备方法包括水热炭化或热解炭化；所述水热炭化的温度为180~200℃，炭化时间为1~3h；所述热解炭化的温度为600~1000℃，炭化时间为0.5~2h。
10.优选的，所述生物炭的制备原料的粒径为2~20mm。
11.本发明还提供了一种改性生物炭负载微生物的复合体，包括改性生物炭和复合菌液；所述改性生物炭包括上述方案中所述的改性生物炭；所述改性生物炭和复合菌液的质量比为（5~15）：1；所述复合菌液包括产乙酸嗜蛋白质菌和多形拟杆菌的混合菌液，或驯化得到的混合菌液；所述产乙酸嗜蛋白质菌和多形拟杆菌的活菌数比为1：1；所述驯化的方法包括：以农作物秸秆为底物，接种厌氧发酵体系中的沼液，38℃厌氧发酵30d，得到驯化后的混合菌液；所述厌氧发酵体系包括稳定运行的厌氧发酵体系。
12.优选的，所述乙酸嗜蛋白质菌的活菌浓度为108个/ml；所述多形拟杆菌的活菌浓度为108个/ml。
13.本发明还提供了上述方案所述的复合体的制备方法，包括以下步骤：将改性生物炭、复合菌液和营养液在35~37℃，扩繁1~3d，得到所述复合体；或者采用高压喷涂的方法，将所述复合菌液喷涂在改性生物炭上，得到所述复合体；所述喷涂的压力为0.5~1.5mpa。
14.本发明还提供了上述方案中所述的改性生物炭或上述方案中所述的复合体或利用上述方案中所述的制备方法得到的复合体在强化厌氧发酵中的应用，包括提升甲烷产气性能和/或甲烷气体品质。
15.有益效果：本发明提供了一种改性生物炭，制备所述改性生物炭的方法包括以下步骤：1）将生物炭和改性剂溶液混合，加热3~5h，静置12~24h后过滤；2）将过滤所得生物炭清洗至滤液呈中性，得到所述改性生物炭；所述改性剂溶液包括hcl溶液、naoh溶液和k2co3溶液中的一种或两种以上溶液；当改性剂为两种以上溶液时，所述步骤1）为：11）生物炭与其中一种改性剂溶液混合，加热3~5h，静置12~24h后过滤；12）更换改性剂溶液的种类，将所述步骤11）过滤后的固体重复步骤11）直至所有改性剂溶液处理完全。本发明通过适宜的方法制备得到的改性生物炭，可以提高生物炭的比表面积和孔隙度，从而使改性后的生物炭更有利于微生物的繁殖和栖息，还可以增加微生物群落的多样性和数量并保持其生物活性，进而提高微生物对有机物的降解能力，提高产气效率和气体品质。
16.进一步的，本发明提供的改性生物炭作为微生物载体材料，易于与发酵液分离、可再生，也便于微生物菌剂的储存、运输和使用，因此有望高效应用于厌氧发酵系统中。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
18.图1为本发明所述改性生物炭的制备工艺及应用流程图。
具体实施方式
19.本发明提供了一种改性生物炭，制备所述改性生物炭的方法包括以下步骤：1）将生物炭和改性剂溶液混合，加热3~5h，静置12~24h后过滤；2）将过滤所得生物炭清洗至滤液呈中性，得到所述改性生物炭；所述改性剂溶液包括hcl溶液、naoh溶液和k2co3溶液中的一种或两种以上溶液；当改性剂为两种以上溶液时，所述步骤1）为：11）生物炭与其中一种改性剂溶液混合，加热3~5h，静置12~24h后过滤；12）更换改性剂溶液的种类，将所述步骤11）过滤后的固体重复步骤11）直至所有改性剂溶液处理完全。
20.本发明所述生物炭的制备原料优选包括农作物秸秆，进一步优选包括小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、花生秸秆、棉花秸秆和蔬菜秸秆中的一种或多种，更优选为小麦秸秆、玉米秸秆或水稻秸秆。
21.在本发明中，所述生物炭的制备原料的粒径优选为2~20mm，进一步优选为2~10mm或(10，20]mm，更优选为2mm、5mm、10mm、15mm或20mm，其中(10，20]mm为大于10mm且小于等于20mm。
22.本发明所述2~10mm的农作物秸秆制备的生物炭具有很高的比表面积，可作为微生物的载体材料，优选用于强化微生物厌氧发酵体系，进一步优选用于强化连续搅拌发酵体系，更优选用于强化cstr厌氧发酵体系；所述cstr为连续搅拌反应器系统或称全混合厌氧反应器。而颗粒小于2mm的原料制备的生物炭沉降性能较差，不利于与cstr中的底物混合，颗粒大于10mm的原料制备的生物炭影响cstr中物质的转移和传递。
23.本发明所述(10，20]mm的农作物秸秆制备的生物炭优选用于强化微生物厌氧发酵体系，进一步优选用于强化上流式厌氧发酵体系，更优选作为uasb反应器，即上流式厌氧污泥床反应器的固定床材料，可以为微生物提供生长空间，易于与发酵液分离，可根据反应器的大小调整颗粒生物炭的填充量。而粒径小于10mm的原料制备的生物炭不易回收利用，粒径大于20mm的原料制备的生物炭不便于填充操作，反应器中易发生沟流现象。
24.本发明所述生物炭的制备方法优选包括水热炭化或热解炭化。
25.当采用水热炭化的方法制备生物炭时，所述水热炭化的温度优选为180~200℃，进一步优选为180~185℃或190~195℃或196~200℃。在本发明的实施例中，可以为180℃、190℃或200℃。在本发明中，所述水热炭化的炭化时间优选为1~3h，进一步优选为1h、2h或3h；当采用热解炭化的方法制备生物炭时，所述热解炭化的温度优选为600~1000℃，进一步优选为600~650℃、700~750℃、800~850℃、900~950℃或960~1000℃。在本发明的实施例中，可以为600℃、700℃、800℃、900℃或1000℃。在本发明中，所述热解炭化的炭化时间优选为0.5~2h，进一步优选为1~2h，更优选为1h或2h。
26.本发明通过适宜的水热炭化方法，制备得到的生物炭表面官能团结构较为丰富，适宜用于强化厌氧发酵；通过适宜的热解炭化方法，制备所得生物炭炭化程度较为完全，具有较为丰富的孔隙结构，可作为厌氧发酵中微生物良好的载体材料使用。
27.得到生物炭后，本发明将生物炭和改性剂混合，加热3h，静置24h后过滤。
28.在本发明中，所述改性剂包括hcl溶液、naoh溶液和k2co3溶液中的一种或两种以上溶液；所述hcl溶液、naoh溶液和k2co3溶液的浓度分别优选为1~3mol/l，优选为3mol/l。
29.在本发明中，当改性剂为两种以上溶液时，所述步骤1）为：11）生物炭与其中一种改性剂溶液混合，加热3~5h，静置12~24h后过滤；12）更换改性剂溶液的种类，将所述步骤11）过滤后的固体重复步骤11）直至所有改性剂溶液处理完全。
30.本发明对不同溶液先后的处理顺序没有特殊要求，以改性剂为hcl溶液、naoh溶液和k2co3溶液三种独立分装的溶液为例进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定：将hcl溶液和生物炭混合，加热搅拌3~5h，静置12~24h后过滤，得到第一生物炭；将第一生物炭和naoh溶液混合，加热搅拌3~5h，静置12~24h后过滤，得到第二生物炭；将第二生物炭和k2co3溶液混合，加热搅拌3~5h，静置12~24h后过滤，得到第三生物炭，将第三生物炭作为过滤得到的生物炭。
31.在本发明中，所述加热的时间为3~5h，优选为3h；所述静置的时间优选为12~24h，更优选为24h；所述加热过程中还包括搅拌，所述搅拌的转速优选为120~200rpm，更优选为160rpm。在本发明中，所述加热时优选进行搅拌处理。本发明对所述搅拌处理的方法没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的搅拌方法即可。本发明通过加热处理可以加快活性炭活化改性，通过静置适宜的时间可以使混合液熟化（即改性更加充分）。
32.在本发明中，所述生物炭和任意一种改性剂的质量比优选为1：5，当改性剂为两种以上溶液时，所述生物炭和改性剂中的任意一种溶液的质量比分别优选为1：5。
33.得到过滤得到的生物炭后，本发明将过滤得到生物炭清洗至滤液呈中性。在本发明中，所述清洗的溶剂优选包括纯水。
34.清洗至滤液呈中性后，本发明优选将清洗后的生物炭烘干至恒重，得到所述改性生物炭。在本发明中，所述烘干的温度优选为80~100℃，更优选为80℃。
35.本发明通过适宜的方法制备得到的改性生物炭，可以提高生物炭的比表面积和孔隙度，从而使改性后的生物炭更有利于微生物的繁殖和栖息，还可以增加微生物群落的多样性和数量并保持其生物活性，进而提高微生物对有机物的降解能力，提高产气效率和气体品质。
36.本发明还提供了一种改性生物炭负载微生物的复合体，包括改性生物炭和复合菌液；所述改性生物炭包括上述方案所述的改性生物炭。
37.本发明所述改性生物炭和复合菌液的质量比为（5~15）：1，优选为5：1、10：1或15：1。
38.本发明所述复合菌液包括产乙酸嗜蛋白质菌和多形拟杆菌的混合菌液，或驯化得到的混合菌液；所述产乙酸嗜蛋白质菌和多形拟杆菌的混合菌液中产乙酸嗜蛋白质菌和多形拟杆菌的活菌数比优选为1：1。
39.本发明所述乙酸嗜蛋白质菌优选购自biovector ntcc质粒载体菌种细胞蛋白抗体基因保藏中心，货号为as 1.5024，活菌浓度为108个/ml；所述多形拟杆菌优选购自上海瑞楚生物科技有限公司，货号为atcc 29741，活菌浓度为108个/ml。本发明提供的复合菌液可以加快厌氧发酵的进行。
40.本发明所述驯化的方法包括：以农作物秸秆为底物，接种厌氧发酵体系中的沼液，38℃厌氧发酵30d，得到驯化后的混合菌液；
所述厌氧发酵体系包括稳定运行的厌氧发酵体系。
41.本发明所述稳定运行的厌氧发酵体系优选为稳定产甲烷的厌氧发酵体系或正常产甲烷的厌氧发酵体系。
42.在本发明中，所述农作物秸秆优选包括玉米秸秆，所述沼液的接种量优选为15%，即沼液与底物的体积比为15：100；接种沼液后所述厌氧发酵优选为每隔一天补充一次底物，即加料，同时取出部分发酵体系中的底物，即出料；加料的体积和出料的体积相同，加料的总固体浓度ts优选为6%。
43.本发明所提供的复合体，通过适宜用量的改性生物炭和复合菌液复配，耦合了生物炭强化和微生物强化双重优势，在厌氧发酵性能提升的同时也可增强厌氧发酵体系对不良环境的抗冲击能力。
44.本发明还提供了上述改性生物炭负载微生物的复合体的制备方法，包括以下步骤：将改性生物炭、复合菌液和营养液在35~37℃下，扩繁1~3d，得到所述改性生物炭负载微生物的复合体；或者采用高压喷涂的方法，将所述复合菌液喷涂在改性生物炭上。
45.在本发明中，所述营养液优选包括厌氧培养液；所述厌氧培养液优选购自北京沃凯生物科技有限公司公司，货号为f10823；所述改性生物炭、复合菌液和营养液的质量比优选为5：1：100、10：1：100或15：1：100。
46.在本发明中，所述扩繁优选包括在厌氧反应器中扩繁，更优选为直接在cstr反应器中进行扩繁；所述扩繁的时间为1~3d，优选为1d、2d或3d。
47.在本发明中，所述喷涂的压力为0.5~1.5mpa，优选为0.5、1或1.5mpa；所述高压喷涂的改性生物炭，优选为粒径为(10，20]mm的改性生物炭；高压喷涂法制备的改性生物炭负载微生物的复合体优选用于uasb反应器中。
48.本发明还提供了上述改性生物炭或上述改性生物炭负载微生物的复合体或利用上述制备方法制备得到的改性生物炭负载微生物的复合体在强化厌氧发酵中的应用。
49.在本发明中，包括提升甲烷产气性能和/或甲烷气体品质；所述甲烷产气性能包括产甲烷率；所述甲烷气体品质包括甲烷含量。
50.在本发明中，所述厌氧发酵优选包括cstr厌氧发酵或uasb厌氧发酵；所述cstr厌氧发酵时，改性生物炭的粒径优选为2~10mm，所述uasb厌氧发酵时，改性生物炭的粒径优选为(10，20]mm。
51.本发明对不同的厌氧发酵体系提供不同粒径的改性生物炭或改性生物炭负载微生物的复合体可以显着提高产甲烷率和甲烷含量。
52.为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的改性生物炭负载微生物的复合体及其在强化厌氧发酵中的应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
53.实施例1一种改性生物炭，由以下方法制备得到：1）将玉米秸秆作为原料，采用水热炭化工艺制备2mm颗粒生物炭，其中炭化温度为
180℃，炭化时间为1.0h；2）将步骤1）中的颗粒生物炭与3mol/l的hcl溶液混合，加热搅拌3h，静置24h后过滤；所述颗粒生物炭与hcl溶液的质量比为1：5；3）将步骤2）过滤得到的颗粒生物炭与3mol/l的naoh溶液混合，加热搅拌3h，静置24h后过滤；所述颗粒生物炭与naoh溶液的质量比为1：5；4）采用纯水将步骤3）过滤得到的颗粒生物炭清洗至，滤液呈中性，80℃烘干至恒重，得到所述改性生物炭。
54.实施例2一种改性生物炭，由以下方法制备得到：1）将小麦秸秆作为原料，采用水热炭化工艺制备10mm颗粒生物炭，其中炭化温度为200℃，炭化时间为3.0h；2）将步骤1）中的颗粒生物炭与3mol/l的hcl溶液混合，加热搅拌3h，静置24h后过滤；所述颗粒生物炭与hcl溶液的质量比为1：5；3）将步骤2）过滤得到的颗粒生物炭与3mol/l的k2co3溶液混合，加热搅拌3h，静置24h后过滤；所述颗粒生物炭与k2co3溶液的质量比为1：5；4）采用纯水将步骤3）过滤得到的颗粒生物炭清洗至，滤液呈中性，80℃烘干至恒重，得到所述改性生物炭。
55.实施例3一种改性生物炭，由以下方法制备得到：1）将水稻秸秆作为原料，采用热解炭化工艺制备15mm颗粒生物炭，其中炭化温度为600℃，炭化时间为1.0h；2）将步骤1）中的颗粒生物炭与3mol/l的naoh溶液混合，加热搅拌3h，静置24h后过滤；所述颗粒生物炭与naoh溶液的质量比为1：5；3）将步骤2）过滤得到的颗粒生物炭与3mol/l的k2co3溶液混合，加热搅拌3h，静置24h后过滤；所述颗粒生物炭与k2co3溶液的质量比为1：5；4）采用纯水将步骤3）过滤得到的颗粒生物炭清洗至，滤液呈中性，80℃烘干至恒重，得到所述改性生物炭。
56.实施例4一种改性生物炭，由以下方法制备得到：1）将小麦秸秆作为原料，采用热解炭化工艺制备15mm颗粒生物炭，其中炭化温度为1000℃，炭化时间为2.0h；2）将步骤1）中的颗粒生物炭与3mol/l的hcl溶液混合，加热搅拌3h，静置24h后过滤；所述颗粒生物炭与hcl溶液的质量比为1：5；3）将步骤2）中的颗粒生物炭与3mol/l的naoh溶液混合，加热搅拌3h，静置24h后过滤；所述颗粒生物炭与naoh溶液的质量比为1：5；4）将步骤3）过滤得到的颗粒生物炭与3mol/l的k2co3溶液混合，加热搅拌3h，静置24h后过滤；所述颗粒生物炭与k2co3溶液的质量比为1：5；5）采用纯水将步骤4）过滤得到的颗粒生物炭清洗至滤液呈中性，80℃烘干至恒重，得到所述改性生物炭。
57.实施例5一种改性生物炭负载微生物的复合体，由以下方法制备得到：将实施例1制备的改性生物炭、复合菌液和营养液加入cstr反应器中，在35℃下，扩繁1d，得到所述改性生物炭负载微生物的复合体；其中改性生物炭、复合菌液和营养液的质量比为5：1：100；复合菌液为产乙酸嗜蛋白质菌和多形拟杆菌按1：1的体积比配制的混合菌液，所述乙酸嗜蛋白质菌购自biovector ntcc质粒载体菌种细胞蛋白抗体基因保藏中心，货号为as 1.5024，活菌浓度为108个/ml；所述多形拟杆菌购自上海瑞楚生物科技有限公司，货号为atcc 29741，活菌浓度为108个/ml；营养液购自北京沃凯生物科技有限公司公司，货号为f10823。
58.实施例6一种改性生物炭负载微生物的复合体，由以下方法制备得到：将实施例2制备的改性生物炭、复合菌液和营养液加入cstr反应器中，在37℃下，扩繁3d，得到所述改性生物炭负载微生物的复合体；其中改性生物炭、复合菌液和营养液的质量比为15：1：100；复合菌液为产乙酸嗜蛋白质菌和多形拟杆菌按1：1的体积比配制的混合菌液，所述乙酸嗜蛋白质菌购自biovector ntcc质粒载体菌种细胞蛋白抗体基因保藏中心，货号为as 1.5024，活菌浓度为108个/ml；所述多形拟杆菌购自上海瑞楚生物科技有限公司，货号为atcc 29741，活菌浓度为108个/ml；营养液购自北京沃凯生物科技有限公司公司，货号为f10823。
59.实施例7一种改性生物炭负载微生物的复合体，由以下方法制备得到：在厌氧生物培养箱中，采用高压喷涂法，将复合菌液喷涂在实施例3制备的改性生物炭上，得到所述改性生物炭负载微生物的复合体；其中，高压喷涂的压力为0.5mpa；所述复合菌液由以下方法制备得到：在5l的厌氧发酵反应器中，接种实验室正在稳定运行的厌氧发酵体系中的沼液，接种量为15%（v/v），以玉米秸秆作为底物，每隔一天出料一次并加料一次，加料浓度ts为6wt.%，水力停留时间（hrt）设置为30d。
60.实施例8一种改性生物炭负载微生物的复合体，由以下方法制备得到：在厌氧生物培养箱中，采用高压喷涂法，将复合菌液喷涂在实施例4制备的改性生物炭上，得到所述改性生物炭负载微生物的复合体；其中，高压喷涂的压力为1.5mpa；所述复合菌液的制备方法同实施例7。
61.对比例1一种生物炭负载微生物的复合体，所述生物炭负载微生物复合体的制备方法与实施例5相似，唯一区别在于，将实施例1制备的改性生物炭替换为实施例1中步骤1）制备得到的颗粒生物炭。
62.对比例2一种生物炭负载微生物的复合体，所述生物炭负载微生物复合体的制备方法与实
施例6相似，唯一区别在于，将实施例2制备的改性生物炭替换为实施例2中步骤1）制备得到的颗粒生物炭。
63.对比例3一种生物炭负载微生物的复合体，所述生物炭负载微生物复合体的制备方法与实施例7相似，唯一区别在于，将实施例3制备的改性生物炭替换为实施例3中步骤1）制备得到的颗粒生物炭。
64.对比例4一种生物炭负载微生物的复合体，所述生物炭负载微生物复合体的制备方法与实施例8相似，唯一区别在于，将实施例4制备的改性生物炭替换为实施例4中步骤1）制备得到的颗粒生物炭。
65.应用例1将实施例5、实施例6、对比例1和对比例2制备得到的复合体用于强化cstr厌氧发酵工艺，具体方法如下：玉米秸秆等农作物秸秆作为cstr底物，沼液的接种量为15%，总固体浓度ts为6%，水力停留时间为30d，温度为38℃，上述复合体用于强化厌氧发酵，对产气情况进行监测；将实施例7、实施例8、对比例3和对比例4制备得到的复合体用于强化uasb厌氧发酵工艺，具体方法如下：生活废水、啤酒废水等各类废水作为uasb底物，沼液的接种量为15%，总固体浓度ts为6%，水力停留时间为30d，温度为38℃，上述复合体用于强化厌氧发酵，对产气情况进行监测；将实施例5~8和对比例1~4制备的复合体，按上述方法用于强化cstr厌氧发酵工艺或uasb厌氧发酵工艺，每种复合体按上述方法重复3次，借助气体流量计和气相色谱仪，测定实施例5~8和对比例1~4制备的复合体强化厌氧发酵体系后的最大产甲烷率和甲烷含量，每种复合体的测定结果取平均值，测定结果见表1。
66.表1 不同复合体的强化效果
组别实施例5实施例6实施例7实施例8对比例1对比例2对比例3对比例4最大产甲烷率（l/l/d）1.721.561.691.411.231.301.371.25甲烷含量增长率（%）15.799.2110.368.535.488.128.495.71
注：表1中的“l/l/d”为每天每升反应器所产的甲烷体积。
67.综上所述，本发明提供的改性生物炭可以强化厌氧发酵，提高产气效率和气体品质。