工廠化杏鮑菇菌渣生物炭制備及質(zhì)量評(píng)價(jià)

關(guān)體坤，劉子璐，李小玉，王建立，侯霜影，劉栩杉，徐詩(shī)毅，陳青君，張國(guó)慶

（1北京農(nóng)學(xué)院植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206；2北京農(nóng)學(xué)院生物與資源環(huán)境學(xué)院，北京 102206）

0 引言

隨著人們對(duì)健康飲食的追求，食用菌已成為一種受歡迎的食物選擇，由于其高蛋白低脂肪的特性，經(jīng)常被納入日常飲食中。中國(guó)是世界第一大食用菌生產(chǎn)國(guó)，根據(jù)中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020年中國(guó)食用菌總產(chǎn)量達(dá)4061萬(wàn)t，總產(chǎn)值突破3400億元。食用菌菌渣(Spent mushroom substrate,SMS)是食用菌收獲后剩下的培養(yǎng)基廢料，按照每生產(chǎn)1 kg新鮮食用菌產(chǎn)生約5 kg菌渣副產(chǎn)品計(jì)算[1]，2020年，中國(guó)食用菌菌渣產(chǎn)量將超2億t。研究發(fā)現(xiàn)食用菌菌渣主要包括食用菌菌絲體、各種木質(zhì)纖維素生物質(zhì)（木屑、玉米芯、棉籽殼、稻草等）殘?bào)w、改良劑（石膏、泥炭和石灰）、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及高水平的有機(jī)質(zhì)和酶[2]。食用菌菌渣在循環(huán)農(nóng)業(yè)和環(huán)保領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，包括作為食用菌二次栽培基質(zhì)、生物肥料、土壤改良劑、動(dòng)物飼料、可再生能源生產(chǎn)和污染生物修復(fù)等[3]。另一方面，菌渣年產(chǎn)量巨大、缺乏相應(yīng)利用技術(shù)和設(shè)備，往往沒(méi)有得到有效利用，而被當(dāng)作農(nóng)業(yè)廢物露天堆放、填埋等，導(dǎo)致土壤污染、空氣和水污染等環(huán)境問(wèn)題[4]。

生物炭又名生物質(zhì)炭，是由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)、藻類生物質(zhì)、動(dòng)物廢物、城市固體廢物或其他有機(jī)碳材料在相對(duì)較低溫度(＜900℃)，有氧或少氧的條件下通過(guò)熱化學(xué)方式轉(zhuǎn)化形成的一種富含碳素的高度芳香化物質(zhì)[5]。當(dāng)前生物炭的制備方法主要有三種：高溫裂解法、微波裂解法和水熱炭化法，其中高溫裂解法又包括快速高溫裂解法和慢速高溫裂解法，前者溫度一般大于700℃適用于制備生物燃料，后者一般指溫度小于700℃適用于常規(guī)生物炭的制備[6]。生物炭含碳量高，具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性，在土壤改良、環(huán)境修復(fù)和增加碳匯等方面應(yīng)用廣泛。表面積和孔隙度是生物炭重要的物理性質(zhì)，在廢水處理和土壤修復(fù)等生物炭應(yīng)用中起著至關(guān)重要的作用。高多孔結(jié)構(gòu)、大比表面積的工程生物炭的生產(chǎn)受到了廣泛的關(guān)注，其中生物質(zhì)和熱解參數(shù)對(duì)生物炭表面積和孔隙率是主要影響因素。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)是一個(gè)很好的候選材料，尤其是木材和木質(zhì)生物質(zhì)，此外中等溫度(400～700℃)適合孔隙結(jié)構(gòu)的形成[7]。2015年歐洲生物炭認(rèn)證基金(European Biochar Certificate，EBC)和國(guó)際生物炭協(xié)會(huì)(International Biochar Initiative，IBI)共同制定了生物炭產(chǎn)品認(rèn)證規(guī)范，規(guī)定里詳細(xì)介紹了生物炭特性指標(biāo)和測(cè)試方法。2020年，中國(guó)公布了農(nóng)林業(yè)剩余物為原料制備生物炭的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《生物炭檢測(cè)方法通則》(NY/T 3672-2020)，其中對(duì)亞甲基藍(lán)、碘、苯酚、四氯化碳、焦糖的吸附率或脫色率是評(píng)價(jià)生物炭質(zhì)量的重要指標(biāo)。對(duì)生物炭的評(píng)價(jià)通常包括熱化學(xué)特性、表面化學(xué)特性等多項(xiàng)指標(biāo)，往往需要用到掃描電鏡、X衍射等技術(shù)，耗時(shí)長(zhǎng)、成本高[8]。

采用高溫裂解制備食用菌菌渣生物炭，不僅產(chǎn)量高，而且具有良好的孔隙結(jié)構(gòu)和大量的營(yíng)養(yǎng)元素[9]。目前，食用菌菌渣生物炭應(yīng)用范圍非常廣泛，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中施加菌渣生物炭可以提升水稻[10]、油菜[11]、番茄[12]等農(nóng)作物產(chǎn)量，作為添加劑可以改善堆肥理化性質(zhì)[13]，作為吸附劑可以效吸附水中染料[14]和Pb2+、Cd2+等重金屬[15]。另一方面，食用菌種類繁多，栽培配方與工藝不同，導(dǎo)致菌渣理化性質(zhì)差異較大。隨著中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化程度的穩(wěn)步提高，工廠化栽培是我們食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。工廠化食用菌菌渣產(chǎn)量大、品質(zhì)穩(wěn)定，是作為生物炭研究與利用的理想材料。杏鮑菇是中國(guó)主要工廠化食用菌品種之一，根據(jù)中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020年全國(guó)產(chǎn)量達(dá)到213.47萬(wàn)t，占全國(guó)總產(chǎn)量5.26%，是第二大宗工廠化食用菌類型，其菌渣具有規(guī)模大、質(zhì)量穩(wěn)定、能夠周年化供應(yīng)，具有良好的商業(yè)化利用價(jià)值。

針對(duì)中國(guó)食用菌菌渣資源豐富但未被合理利用，且菌渣生物炭裂解條件不一，炭化質(zhì)量評(píng)價(jià)繁瑣、成本高等問(wèn)題，本研究以不同原料配方的工廠化杏鮑菇菌渣為材料，建立菌渣生物炭制備工藝，并利用生物炭吸附能力，建立基于對(duì)孔雀石綠脫色的簡(jiǎn)易快速質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，為工廠化食用菌菌渣高效生態(tài)利用和質(zhì)量評(píng)價(jià)提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 菌渣來(lái)源及其配方

12種工廠化杏鮑菇菌渣(X0～X11)由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所胡清秀研究員惠贈(zèng)，原料配方如表1所示。

表1 12種杏鮑菇栽培原料配方

1.2 菌渣理化性質(zhì)測(cè)定

1.2.1 菌渣預(yù)處理 采收后的新鮮杏鮑菇菌棒脫袋后，菌渣以高速粉碎機(jī)粉碎（DFY-500，大德，中國(guó)），過(guò)40目篩，新鮮或60℃烘箱中烘干至恒重備用[16]。

1.2.2 含水量測(cè)定 取潔凈錫紙盒，置于60℃烘箱中烘干至恒重，記為m0備用，稱取待測(cè)新鮮菌渣樣品100 g，放入錫紙盒中稱量記為m1，置于60℃烘箱中烘干至恒重，冷卻后稱恒重記為m2。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)。

式中m0：錫紙盒質(zhì)量g；ml：錫紙盒和新鮮菌渣的質(zhì)量g；m2：錫紙盒和干燥后菌渣的質(zhì)量g。

1.2.3 pH及EC測(cè)定 稱取待測(cè)新鮮菌渣樣品5 g于100 mL錐形瓶中，加入50 mL去離子水，置于恒溫?fù)u床中25℃、150 r/min震蕩30 min后靜置1 h，用雷磁pH計(jì)與電導(dǎo)率儀分別測(cè)定樣品pH值與EC值。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)。

1.2.4 總氮含量測(cè)定 采用凱氏定氮法測(cè)定菌渣總氮含量，稱取烘干菌渣樣品0.5 g于消化管內(nèi)，并加入1.5 g催化劑（CuSO45 H2O與K2SO4按質(zhì)量比1:9混合）和10 mL濃H2SO4，將消化管放于電爐上，在120℃下低溫消化1 h，轉(zhuǎn)至250℃下低溫消化1 h，后調(diào)溫至350℃消化1 h，最后升溫到420℃消解4 h至消化液澄清透明，用空白對(duì)照將全自動(dòng)定氮儀調(diào)至穩(wěn)定，將樣品分別放置于定氮儀上依次測(cè)定，實(shí)驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)[4]。

1.2.5 總有機(jī)質(zhì)及灰分測(cè)定 總有機(jī)質(zhì)和灰分測(cè)定采用灼燒法[10]。首先將坩堝放入烘箱中105℃烘干至恒重記為m0，稱取2 g烘干菌渣樣品于坩堝中記為m1，將裝有樣品的坩堝置于電爐上灼燒至無(wú)煙，然后再將其放入馬弗爐中560℃灼燒5 h，讓樣品受熱灰化后移至干燥器中冷卻至室溫，稱重記為m2。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)。

式中m0：坩堝質(zhì)量，g；ml：坩堝和風(fēng)干菌渣的質(zhì)量，g；m2：坩堝和灼燒后菌渣的質(zhì)量，g。

1.3 生物炭制備

1.3.1 生物炭制備條件確定 以X0組工廠化杏鮑菇菌渣為實(shí)驗(yàn)材料，稱取烘干菌渣樣品100 g記為m1，裝入剛玉坩堝中蓋好蓋子，放入馬弗爐內(nèi)，300℃、400℃、500℃、600℃分別熱解2、2.5、3 h共12組處理T1～T12（表2），自然冷卻至室溫后取出記為m2，測(cè)定炭得率。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)[17]。

表2 不同生物炭制備條件

1.3.2 不同配方菌渣生物炭的制備 根據(jù)X0組菌渣不同制備條件下獲得生物炭的炭得率及吸附能力，以400℃、2.5 h條件制備X1～X11組工廠化杏鮑菇菌渣生物炭并計(jì)算炭得率。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)。

1.4 生物炭對(duì)孔雀石綠的吸附能力

1.4.1 不同制備條件生物炭對(duì)孔雀石綠的吸附能力 準(zhǔn)確稱取不同制備條件獲得、過(guò)100目篩的X0組生物炭0.1 g，置于15 mL離心管中，加入10 mL不同濃度孔雀石綠溶液（50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L和400 mg/L），以錫箔紙包裹，25℃、150 r/min避光振蕩培養(yǎng)1 h、2 h和4 h分別取樣，12000 r/min離心5 min，收集上清，測(cè)定A614，計(jì)算生物炭對(duì)孔雀石綠的吸附率，對(duì)照組為不加生物炭，實(shí)驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)。

1.4.2 不同菌渣生物炭對(duì)高濃度孔雀石綠的吸附率 準(zhǔn)確稱取X1～X11組過(guò)100目篩的生物炭0.1 g，置于15 mL離心管中，加入10 mL孔雀石綠溶液(400 mg/L)，25℃、150 r/min分別孵育1 h和2 h后測(cè)定A614，參照1.4.1計(jì)算生物炭對(duì)孔雀石綠的吸附率，實(shí)驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2019軟件進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理與分析，利用Origin 2021和Excel 2019軟件作圖，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示，P＜0.05代表數(shù)據(jù)存在顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 菌渣理化性質(zhì)

12種不同原料配方的工廠化杏鮑菇菌渣理化性質(zhì)如圖1所示。各組菌渣含水量范圍為45.66%～63.33%，X5組含量最低(45.66±1.61)%，而添加納米腐殖質(zhì)的X7～X11組均高于其他組(59.27%～63.33%)（圖1A）。通常食用菌菌棒含水量為60%～65%，在出菇結(jié)束時(shí)菌棒含水率有所下降。食用菌菌絲生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)分泌有機(jī)酸而使培養(yǎng)料pH下降，各組菌渣pH范圍為4.90～5.79，其中X2組最高(5.79±0.02)、X9組最低(4.90±0.04)（圖1B）。各組菌渣EC值范圍為0.96～1.57 mS/cm，除X2組外，其他組EC值均大于1.00 mS/cm，且X3～X11組之間無(wú)顯著性差異圖（圖1C）。各組菌渣總氮含量范圍為1.30%～1.68%，其中X0組最高(1.68±0.02)%、X6組最低(1.30±0.02)%（圖1D）。各組菌渣總有機(jī)質(zhì)含量范圍為87.02%～92.36%，其中X7組含量最高(92.36±0.28)%、X3組最低(87.02±015)%（圖1E）。各組菌渣灰分含量范圍為7.64%～12.98%，其中X3組最高(12.98±0.1)%、X7組最低(7.64±0.28)%（圖1F）。原料配方、菌種質(zhì)量、栽培管理工藝等多方面因素均會(huì)影響食用菌產(chǎn)量和菌渣質(zhì)量，因而各組菌渣理化性質(zhì)表現(xiàn)出一定差異，為標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)菌渣生物炭帶來(lái)了一定困難。

圖1 不同配方菌渣理化性質(zhì)

2.2 生物炭制備工藝

為了探究工廠化杏鮑菇菌渣生物炭的最佳制備條件，以X0組菌渣為實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)置4個(gè)溫度梯度（300℃、400℃、500℃和600℃）、3個(gè)熱解時(shí)間（2 h、2.5 h和3 h）共12種工藝，進(jìn)行菌渣生物炭制備，測(cè)得各組處理炭得率范圍為26.00%～47.17%，其中T3組(300℃、3 h)炭得率最高，達(dá)到47.17%±4.20%（圖2）。隨著溫度的升高，炭得率呈下降趨勢(shì)，300℃熱解2 h、2.5 h和3 h炭得率46.36%～47.17%，400℃熱解的3個(gè)處理組炭得率38.30%～40.17%，500℃和600℃熱解的6個(gè)處理組炭得率無(wú)顯著差異(26.00%～29.27%)，均顯著低于300℃和400℃處理組。

圖2 菌渣生物炭炭得率

2.3 不同制備條件生物炭對(duì)孔雀石綠的吸附能力

為了評(píng)估不同制備條件獲得生物炭的質(zhì)量，對(duì)12種X0組菌渣生物炭進(jìn)行了孔雀石綠吸附能力測(cè)定，1～4 h對(duì)50～400 mg/L吸附能力如圖3所示。各組生物炭對(duì)低濃度孔雀石綠(50 mg/L)均具有良好的吸附作用，1 h吸附率均達(dá)到96%以上，4 h吸附率均達(dá)到99%～100%（圖3A）。隨著孔雀石綠濃度提高，生物炭在1 h時(shí)吸附率逐漸下降?？兹甘G濃度100 mg/L時(shí)，1 h吸附率均達(dá)到85%～95%，各處理組之間無(wú)顯著性差異，4 h吸附率均達(dá)到99%～100%（圖3B）。孔雀石綠濃度200 mg/L時(shí)，300℃處理的T1～T3組1 h吸附率為83%～89%，低于高溫組平均水平，4 h時(shí)T1～T3組吸附率為95%～99%，顯著低于其他組吸附率99%～100%（圖3C）。當(dāng)孔雀石綠濃度達(dá)到400 mg/L時(shí)，各組生物炭在1 h吸附率38%～80%，400～500℃處理組整體表現(xiàn)出較高的吸附能力，4 h時(shí)除T1和T2組外吸附率均達(dá)到96%以上（圖3D）。綜合炭得率、孔雀石綠吸附率和能耗，選擇溫度和時(shí)間適中的T5組條件(400℃、2.5 h)制備不同配方菌渣生物炭。

圖3 不同制備條件生物炭對(duì)孔雀石綠的吸附能力

2.4 不同配方菌渣生物炭質(zhì)量評(píng)價(jià)

以400℃、2.5 h條件燒制11種菌渣配方(X1～X11)生物炭，計(jì)算其炭得率并測(cè)定其對(duì)400 mg/L孔雀石綠的吸附能力，結(jié)果如圖4所示。11種菌渣生物炭的炭得率為41.26%～47.61%，各組間無(wú)顯著差異，略高于同條件下X0炭得率(40.17%)（圖4A）。將11種生物炭與400 mg/L孔雀石綠孵育1 h后，除X3組(57%)外各組對(duì)孔雀石綠的吸附效率達(dá)到68%以上，其中X11組達(dá)到95%以上，顯著高于其他處理組；另外，添加納米腐殖質(zhì)的X7～X11組，隨著納米腐殖質(zhì)添加量的增加對(duì)孔雀石綠的吸附率逐漸升高；共孵育2 h后，除X3組略低(96%)外，各組對(duì)孔雀石綠的吸附效率達(dá)到98%以上（圖4B）。結(jié)果表明，不同杏鮑菇菌渣原料以400℃、2.5 h條件，均能制備較高產(chǎn)量和質(zhì)量的生物炭。

圖4 不同配方菌渣生物炭炭得率(A)及其對(duì)孔雀石綠的吸附效率(B)

3 討論與結(jié)論

生物炭可以利用枝杈、秸稈、污泥等廢棄物資源制備，具有孔隙發(fā)達(dá)、比表面積大、富含碳素、表面功能團(tuán)豐富等特點(diǎn)，可以廣泛用于土壤改良、污染治理等領(lǐng)域[18-19]。食用菌菌渣富含木質(zhì)纖維素，是優(yōu)質(zhì)的生物炭制備材料，但相關(guān)研究報(bào)道相對(duì)較少。JIN等[20]以木耳、金針菇、香菇和平菇菌渣為材料制備了16種生物炭材料，并評(píng)價(jià)了其對(duì)Cu2+的吸附能力。DENG等[21]報(bào)道了木耳生物炭能夠調(diào)節(jié)毛竹林土壤微生物群落組成，進(jìn)而影響土壤CO2排放和氮轉(zhuǎn)化。何梓林等報(bào)道香菇和平菇菌渣生物炭能夠降低土壤可交換態(tài)鎘，減輕鎘對(duì)小白菜的毒害[22]。中國(guó)食用菌栽培種類眾多、栽培模式多樣，導(dǎo)致菌渣類型繁多、質(zhì)量良莠不齊，是影響其生物炭化利用的主要原因。工廠化食用菌產(chǎn)業(yè)是中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要體現(xiàn)，也是未來(lái)食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。工廠化食用菌菌渣質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，可以周年化供應(yīng)，具有更高的商業(yè)價(jià)值和應(yīng)用前景，用于食用菌二次栽培、生物肥料、生物燃料等[3,23]。開(kāi)展工廠化食用菌菌渣生物炭制備和評(píng)價(jià)工藝的研究與應(yīng)用，可以拓展食用菌菌渣利用范圍，緩解食用菌產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。

盡管杏鮑菇工廠化栽培工藝基本類似，但不同工廠原料配方往往不同，導(dǎo)致菌渣質(zhì)量差異。截至目前，工廠化杏鮑菇菌渣的生物炭利用研究缺乏相應(yīng)報(bào)道。因此，本文以12種不同原料配方的工廠化杏鮑菇菌渣開(kāi)展生物炭研究。從菌渣理化性質(zhì)來(lái)看，12種原料在含水量、pH、EC、總氮、總有機(jī)質(zhì)和灰分方面均表現(xiàn)出一定差異。X0組是杏鮑菇工廠化栽培的常用配方，其菌渣理化指標(biāo)除總氮顯著高于其他組外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均處于平均范圍，因此選擇X0組作為菌渣生物炭制備工藝的研究材料，300～600℃熱解2～3 h，炭得率為26.00%～47.17%，300℃和400℃熱解炭得率顯著高于500℃和600℃。熱解溫度和時(shí)間影響生物炭的得率和質(zhì)量。張海波等[24]利用香菇菌渣為材料，350℃和750℃熱解3 h，炭得率分別為47.88%和29.00%，與本研究結(jié)果接近，表明不同食用菌菌渣類型可以用相近的工藝制備生物炭，以獲得較高的生物炭產(chǎn)率，且本試驗(yàn)設(shè)置了4個(gè)熱解溫度、3個(gè)熱解時(shí)間，更加精細(xì)的探究了菌渣生物炭的最適制備條件。

研究表明，隨著熱解溫度的升高，炭得率下降、孔隙度提高、生物炭表面積增大、pH和灰分升高、穩(wěn)定性提高[25]。通常，可以利用掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線衍射儀(XRD)等技術(shù)手段研究生物炭表征，但成本高、耗時(shí)長(zhǎng)。本研究利用生物炭對(duì)孔雀石綠的吸附作用，直接測(cè)定不同時(shí)間對(duì)孔雀石綠吸附率，對(duì)生物炭質(zhì)量進(jìn)行簡(jiǎn)單、快速評(píng)價(jià)。在生物炭對(duì)孔雀石綠吸附體系下，T5組(400℃、2.5 h)生物炭對(duì)200 mg/L孔雀石綠的吸附率1 h達(dá)到96%以上，與500～600℃下制備的生物炭對(duì)孔雀石綠的吸附率無(wú)顯著性差異；當(dāng)孔雀石綠濃度提升至400 mg/L時(shí)，T5組生物炭對(duì)孔雀石綠的1 h吸附率達(dá)到73%以上，僅次于500℃下的3個(gè)處理組(78%～80%)；2 h和4 h吸附率分別為95%和96%。因此選用溫度相對(duì)較低、時(shí)間長(zhǎng)度適中的T5組處理方式，可以大大節(jié)約了制炭成本和能源消耗。

以最佳生物炭制備條件(400℃、2.5 h)對(duì)剩下11種工廠化杏鮑菇菌渣進(jìn)行生物炭制備試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同配方工廠化杏鮑菇菌渣在最佳制備條件下炭得率無(wú)顯著性差異，保持在41.23%～47.61%，說(shuō)明不同配方的工廠化杏鮑菇菌渣采用最佳生物炭制備條件并不會(huì)對(duì)其炭得率產(chǎn)生顯著的影響。不同炭化溫度和炭化時(shí)間對(duì)食用菌菌渣生物炭的炭化質(zhì)量影響顯著，根據(jù)實(shí)際需求確定一個(gè)合適的炭化條件尤為重要，前人研究主要利用FTIR紅外光譜對(duì)生物炭結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行分析[27]，操作復(fù)雜且能耗高，因此本文采用了孔雀石綠吸附法，對(duì)菌渣生物炭吸附能力進(jìn)行快速檢測(cè)。11種菌渣生物炭對(duì)400 mg/L孔雀石綠的2 h吸附率98%以上，表明制備的生物炭具有良好的孔隙度，能夠具有良好的吸附效果。前人報(bào)道，350℃和750℃制備的香菇菌渣生物炭對(duì)孔雀石綠的最大吸附率分別為6.99×103mg/g和1.31×104mg/g，吸附率和溫度呈正相關(guān)[26]，與本試驗(yàn)結(jié)果相差較大，對(duì)于中低濃度孔雀石綠(50、100和200 mg/L)，不同溫度制備的生物炭對(duì)孔雀石綠的吸附率呈現(xiàn)平緩趨勢(shì)，而對(duì)于高濃度孔雀石綠(400 mg/L)，吸附1～2 h吸附率均為先上升后下降趨勢(shì)，說(shuō)明本試驗(yàn)所設(shè)置的4個(gè)溫度梯度對(duì)于生物炭炭化質(zhì)量更具指導(dǎo)意義。另外，大量研究表明，生物炭對(duì)土壤中鎘[28]、鉛[29]、銅[21]等重金屬元素具有良好的吸附作用。利用工廠化菌渣制備生物炭用于土壤改良和重金屬修復(fù)等，具有良好的應(yīng)用前景。

綜上，工廠化杏鮑菇菌渣是制備生物炭的優(yōu)質(zhì)原料。本研究對(duì)不同配方工藝的12種工廠化杏鮑菇菌渣進(jìn)行了原料理化分析、高溫裂解法制備菌渣生物炭工藝、不同配方菌渣生物炭炭得率和孔雀石綠吸附能力研究。結(jié)果表明，以熱解溫度400℃、熱解時(shí)間2.5 h的條件，能夠獲得炭得率高、吸附率強(qiáng)的杏鮑菇菌渣生物炭。盡管不同菌渣原料理化存在差異，但在該制備條件下炭得率無(wú)顯著差異，且對(duì)400 mg/L孔雀石綠2 h吸附率均達(dá)到95%以上。研究結(jié)果為食用菌菌渣生物炭化利用提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。