不同热解温度对生物质炭化学性质的影响

本实验以杉木(Cunninghamia lanceolata)和木荷(Schima superba)的凋落物为研究材料,选择不同热解温度(250、350、450、550、650和750℃)分别制备生物质炭,研究不同热解温度以及不同材料对生物质炭化学性质的影响。结果表明,生物质炭的含碳量、C/N比和灰分随热解温度的升高而呈增加趋势,但可溶性碳含量和挥发性物质则随温度的升高而呈现下降的变化。2种材料制备的生物质炭的pH值介于5.96~11.93之间。回归分析发现,2种类型生物质炭,挥发性物质与热解温度呈现了极显著的线性关系(p0.01)。统计分析表明,在相同温度条件下,由杉木和木荷凋落物制备的生物质炭,其灰分、含碳量以及挥发性物质,差异并不显著;但含氮量、C/N比和可溶性碳含量,差异则达到了显著水平(p0.05)。     

不同裂解温度下3种豆科植物生物炭理化特性分析

为研究3种豆科植物在不同温度下裂解所得生物炭的理化性质差异，确定适宜用于热带地区酸性土壤改良的生物炭。以花生秸秆、大豆秸秆和柱花草3种豆科植物为原料，在300、500、700℃下制备成花生秸秆炭（Pe）、大豆秸秆炭（Be）和柱花草炭（St），利用傅里叶红外光谱仪对生物炭表面官能团进行定性分析，并测定生物炭的pH、C和N含量等理化性质。结果表明：3种原料制备的生物炭在500℃显著高于300℃，500℃后基本平稳；生物炭的N含量和产率随温度升高而降低，3种材料制备的生物炭中，Be的碳含量和C/N最高，N含量和产率最低；生物炭的灰分含量、灰分碱度和pH均随裂解温度升高而升高，同一裂解温度，不同材料均表现为Be>St>Pe；生物炭的孔径和比表面积均随温度升高而增大；3种原料生物炭随温度升高形成更稳定的芳香族化合物，结构主要以C=O和C=C为主。该研究豆科植物生物炭适宜的热解温度为500℃，温度再升高，对生物炭理化性质影响不大。综上，500℃裂解生成的大豆生物炭适合于农田酸性土壤改良，而花生和柱花草生物炭有利于农田土壤固碳减排。     

甘蔗渣基生物质炭对热带砖红壤理化性质的影响

为明确生物质炭添加对热带地区砖红壤理化性质的影响,采用室内模拟实验,于5种不同温度(350、450、550、650、750℃)下热解制备甘蔗渣基生物质炭(GZ350、GZ450、GZ550、GZ650、GZ750),研究4种不同添加比例(0.1%、0.5%、1.0%、5.0%)下各生物质炭对砖红壤理化性质的影响。结果显示:生物质炭可以提高土壤p H、CEC、有机质和有效养分(N、P、K)含量,其效果随生物质炭添加比例的增加而增强;不同温度制备的生物质炭对土壤不同理化性质的影响不一,与低温制备的生物质炭相比,高温制备生成的生物质炭提高土壤p H、CEC、有机质和有效养分的效果更好,其中GZ750提高土壤p H、CEC和有效P的效果最好,GZ650增加有机质和碱解N含量的效果最佳,GZ550对有效K的提高作用最为明显。综合考虑,650℃和750℃制备的甘蔗渣基生物质炭对砖红壤具有较好的改良效果。     

蔗渣基生物质炭的制备、表征及吸附性能

以甘蔗渣为前驱物,采用持续升温限氧法在350、450、550℃温度下制备生物质炭(分别标记为BC350、BC450、BC550),并对其结构和组成进行表征。结果表明,3种生物质炭的产率分别为25.27%、22.28%、18.20%,pH值分别为5.97、6.45、7.96,比表面积为110.52、160.36、298.40 m2/g,阳离子交换量为:42.87、52.69、108.53 cmol/kg。此外,通过对生物质炭进行元素分析,生物质炭中含量最高的是碳元素,通过Boehm滴定测定,生物质炭表面含氧官能团含量随着制备温度的升高而逐渐减少。在3种温度下制备的3种生物质炭对诺氟沙星具有较好的吸附性能,其log(Kf)值大小顺序为:BC550(13.74)BC450(11.47)BC350(4.52)。可用作去除水和土壤中诺氟沙星的吸附功能材料。     

DOMs耦合生物质炭对土霉素的吸附行为研究

以650 ℃下制备甘蔗渣生物质炭（BC650）为研究对象,在模拟自然条件下,在BC650上负载环境中常见的溶解性有机质（DOMs）即小分子没食子酸（GA）和大分子黄腐酸（HA）,并对其性质进行表征;再以典型抗生素土霉素为目标污染物,探究外源DOMs耦合生物质炭对抗生素的吸附性能的影响。结果表明,DOMs的负载提高了生物质炭的比表面积,生物质炭的表面化学性质发生改变;预载DOMs后,生物质炭对土霉素的吸附能力明显降低,且GA负载的抑制作用较HA更为显著,就平衡吸附量而言,HA处理后其下降了10%,而GA的处理使其降低了30%,DOMs的预载对生物质炭吸附抗生素的影响可能是由DOMs处理改变了生物质炭的表面化学性质而致;DOMs负载前后生物质炭对土霉素表现出非线性吸附,氢键作用为主要吸附机制。所得结果可为生物质炭在抗生素污染控制中的实际应用提供重要的理论依据。     

木薯渣基生物质炭对阿维菌素吸附解吸行为研究

为了研究阿维菌素在生物质炭上的吸附动力学,吸附-解吸等温线和吸附热力学特征,通过FTIR分析进一步阐述阿维菌素在生物质炭上可能存在的吸附机制。以木薯渣为原料,在限氧条件下,分别于350、550、750℃制备生物质炭(分别记作MS350、MS550、MS750),并对其理化性质进行表征。结果表明:随着制备温度升高,生物质炭呈现产率降低,pH值、灰分及比表面积增加,芳香性增大、极性减弱等特征;生物质炭吸附阿维菌素呈现先快速后缓慢最后平衡的3个阶段;吸附能力表现为MS750>MS550>MS350,吸附等温线属于非线性L型等温吸附线;解吸等温线结果表明木薯渣基生物质炭吸附阿维菌素存在解吸滞后现象。吸附热力学结果表明随着环境温度的上升,生物质炭的吸附量会得到提升。同时根据吉布斯自由能方程计算,可知生物质炭吸附阿维菌素是物理吸附为主,且是一个吸热的、熵增大的自发反应。孔隙填充效应、π-π电子供受体作用、静电相互作用和氢键作用等可能是阿维菌素在生物质炭上的吸附机制。      

基施生物质炭对菜用大豆植株营养吸收及土壤养分供应初报

在盆栽条件下,距土壤表面15 cm分别按照土壤总重量的0、1%、2%、3%和4%基施生物质炭,研究了生物质炭对0～10 cm土壤矿质养分供应能力以及菜用大豆对矿质养分吸收的影响。结果表明,基施生物质炭降低了土壤碱解氮含量,但未达显著水平(P>0.05);随生物质炭比例的提高,土壤有效磷和速效钾含量显著增加。基施生物质炭对菜用大豆氮素吸收能力无显著影响,但降低了植株的全磷、钾含量以及地上部分生物量。经分析初步认为,基施生物质炭对土壤的供氮能力和植株的氮素吸收没有显著影响,但改善了土壤的有效磷、钾供应。     

TDZ对尾细桉叶片离体再生的影响

为合理利用生物质炭改良热带地区土壤提供理论依据,通过培养试验,研究不同水分培养条件下添加生物质炭对砖红壤pH及养分含量的影响。结果表明,生物质炭能显著提高土壤pH,增加土壤有机碳及全N、全P和全K的含量;淹水显著提高添加了生物质炭的土壤碱解N含量,但极大地降低了其速效P和速效K含量。说明利用生物质炭改良热带土壤时,要根据改良目的合理进行水分管理。     

红麻杆热解物高吸油特性的形成机理

以红庥杆为原料,经250℃-500℃热解,制备出了选择性亲油和高吸油量的吸油材料.利用元素分析、红外光谱分析和扫描电镜等手段,研究了红麻杆热解过程中高吸油性能的形成机制.结果表明,随着热处理温度的升高,试样中碳含量逐步升高,氧含量逐步降低.吸油性能的变化与苯-乙醇、热水和1%NaOH抽出物含量的变化呈对应关系.FTIR分析表明,热解处理后.-OH的红外吸收明显减少,亲油的芳香环结构的吸收显著增加.SEM观察表明,300℃热解物中大容量的孔结构和毛细管作用是其具有大的吸油容量和对油产生快速的吸附作用的主要原因.     

不同土壤改良剂对土壤pH、主要养分和有效Cr含量的影响

采用生石灰、白云石粉、生物质炭、牡蛎壳粉四种常见的土壤改良剂作为试材,探究不同改良剂对土壤pH值、主要养分和有效态铬(Cr)含量的变化,以期为耕地安全利用改良剂的筛选提供依据。结果表明,降低Cr活性从大到小的顺序为白云石粉、牡蛎壳粉、生物质炭、生石灰;生物质炭、牡蛎壳粉、白云石粉在调酸上有明显效果;添加生物质炭能够提高土壤速效钾含量。