热解温度对花生壳生物炭产率及部分理化特性的影响

为了研究花生壳生物炭的特征,评价其农业与环境领域应用价值与潜力,该研究分别在300,500,700℃下制备花生壳生物炭,测定其基础理化性质,以期了解花生壳生物炭特征及其随热解温度的变化规律。将花生壳原料放入马弗炉中,达到目标温度后低氧炭化2 h,然后对处理后样品进行理化性质的检测。结果表明,随着热解温度的升高,生物炭产率逐渐下降,土壤阳离子交换量(CEC)含量降低;大量矿质元素随着热解温度的升高含量增加,在500~700℃过程中,增幅较大;微量矿质元素中,B元素无明显变化规律,其他元素均随着热解温度的升高而增加;随热解温度的升高,花生壳生物炭表面的碱性官能团数量增加,酸性官能团的数量降低,花生壳生物炭的pH值由酸性变成强碱性,花生壳生物炭芳香化程度升高,稳定性增强;花生壳生物炭的孔隙度在高温(700℃)条件下比较发达,微孔和中孔均在较高温度下比较丰富,且微孔比重高于中孔。     

热解温度对畜禽粪便生物炭产率及理化特性的影响

以鸡粪、猪粪渣和牛粪为原料,采用室内密闭低氧制备生物炭,研究不同温度(350、450、550、650、750 ℃)下,畜禽粪便生物炭的产率和理化特性.结果表明,随着热解温度的升高,畜禽粪便生物炭灰分、pH、电导率、盐分、全P和全K含量逐渐增加,而炭化产率、挥发分含量、固定碳产率、全N含量逐渐降低,同时生物炭表面超微结构粗糙程度加剧.综合分析确定,获得高炭化产率和低氮损失的适宜热解温度为450 ℃,该温度下生物炭品质优劣依次为牛粪、猪粪渣、鸡粪.畜禽粪便生物炭具有较高pH和总养分含量,可作为酸性土壤调理剂和有机肥生产辅料.     

热解温度对玉米秸秆生物炭稳定性的影响

为了探究热解温度对生物炭稳定性的影响,选用玉米秸秆作为生物质原料,分别在300、500、700℃条件下热解制备生物炭。利用元素分析仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TGA)表征生物炭的结构和性质,采用H_2O_2和K_2Cr_2O_7氧化法测定生物炭的抗氧化能力。结果表明,生物炭的C含量随热解温度的升高而增加,H和O含量以及H/C和O/C之比则随热解温度的升高而降低,说明了生物炭的芳香化程度增加,稳定性增强。FTIR结果表明,随着热解温度的升高,生物炭中的—OH、C—O—C和—CH等不稳定性集团减少甚至消失。TGA分析表明,随着热解温度的增加,生物炭质量损失由42.9%降低至14.67%,其700℃制备生物炭热稳定性最强。H_2O_2和K_2Cr_2O_7抗氧化结果表明,500℃条件下制备的生物炭的碳损失量最低,分别为7.19%和6.02%,其抗氧化能力最强。     

热解温度对稻壳生物炭特性的影响

热解技术是稻壳有效利用的重要处理方法,其炭、气和油三态产物均具有较高的利用价值。稻壳炭是稻壳热解后产生的固态产物,对环境、农业和新能源等具有重要的影响作用。稻壳炭的理化特性决定了炭产物的利用方式及效果,不同热解温度条件下制得的稻壳炭的理化特性不同,热解温度对稻壳炭理化特性影响较大。对不同热解温度制得的稻壳炭的理化特性进行系统研究有利于稻壳炭的定向制备及高值化利用。为确定热解温度对稻壳炭理化特性的影响作用,在管式炉固定床上制得不同热解温度的炭产物,对稻壳炭工业分析及元素分析、可溶性物质含量、表面官能团和孔结构等特性进行综合分析,以掌握热解温度对生物炭特性的影响规律。热解温度为350,450,550,650,750,850℃,气体流量600m L·min-1,热解停留时间为40min。分别采用TGA2000型工业分析仪和EL-3型元素分析仪测定稻壳炭的工业分析和元素分析,采用自动量热仪测定其低位发热量。采用pH计、电导率仪和离子色谱仪分别测定炭的pH值、总可溶性物质含量和可溶性氮含量。采用VERTEX 70型傅里叶变换红外光谱仪测定稻壳炭表面官能团组成,采用物理化学吸附仪测定孔隙结构特性。结果表明:温度越高稻壳炭的产率越低,随着热解温度的增加,挥发分逐渐析出,含氢和氧官能团及含碳物质逐渐分解,而灰分增加,固定碳和低位热值先增加后降低,分别在550℃和450℃具有最高值。热解温度550~650℃制得的稻壳炭含有较高的可溶性物质含量和发达的孔隙结构特性,该结果对生物炭的制备及应用具有重要的参考意义。     

不同热解温度泡桐生物炭孔隙结构及其差异

为探究泡桐生物炭的特征,评价其不同剩余物的炭化利用潜力,以泡桐3种剩余物(树皮、去皮枝条和树叶)为原料,在3个热解终点温度(300、500和700℃)下分别炭化2 h制备生物炭,通过热重分析和比表面及孔径分析,探讨泡桐生物炭的炭化热解过程和孔隙结构特征。结果表明,3种泡桐原料的热解过程呈现相似的趋势并存在3个阶段,分别为初始温度至150℃的水分蒸发阶段,150～500℃的快速热解阶段,500℃以上平缓热解阶段,3种原料的失重速率约在350℃达到峰值;随热解温度的升高,泡桐生物炭产率不断下降,各温度下去皮枝条炭的产率最低;泡桐生物炭的吸附等温线均经历了由Ⅲ类回滞环H3型转变为Ⅱ类回滞环H4型的过程;比表面积由1.515 7～3.351 8 m~2·g~(-1)升至95.056 6～512.538 0 m~2·g~(-1),平均孔径由12.291 9～22.959 7 nm降至2.402 2～2.768 9 nm,微孔占比由0%提升至10%以上;在较高热解温度下,泡桐生物炭孔隙结构更加复杂,分形维数趋近于3,孔道表面更加粗糙。     

热解温度对典型南方木本园林废弃物生物质炭理化特性的影响

园林废弃物处理不合理,不仅会造成植物营养元素的流失,还会造成环境污染。以法国梧桐Platanus orientalis,桂花Osmanthus fragrans,红叶石楠Photiniax fraseri和樟树Cinnamomum camphora等南方城市典型园林绿化废弃物生物质为原材料,研究热解温度（350,500和650℃）对不同园林废弃物生物质炭产率和理化特性的影响。结果表明:生物质炭的产率随着热解温度的升高呈下降趋势,且在350~500℃温度段变化较明显;原材料灰分质量分数对生物质炭产率有明显影响,法国梧桐叶片炭产率最高,其枝条炭产率最低。高温度条件下制备的生物质炭芳香性增强,亲水性和极性减弱,650℃制备的红叶石楠枝条炭和法国梧桐枝条炭的芳香性较强,350℃制备的法国梧桐叶炭亲水性和极性最强。桂花和樟树叶片炭的全氮质量分数较高,叶片炭全硫质量分数高于枝条炭。随着热解温度的升高,生物质炭表面的含氧官能团种类和数量逐渐减少,红叶石楠叶片炭在高温条件下官能团仍明显存在。利用扫描电镜和X-ray能谱分析生物质炭（500℃）发现,樟树枝条炭和法国梧桐枝条炭孔隙结构较发达,红叶石楠叶片炭中磷、镁、钾、钙等元素质量分数较高。综上所述,园林废弃物生物质炭的特性主要受原材料和热解温度的影响,不同温度下制备的园林废弃物生物质炭具有不同的产率和理化特性。     

热解温度对生物炭理化性质的影响比较研究

本文通过研究总结了不同生物质在不同的热解温度下得到的生物质炭的理化性质的变化,以分析热解温度对生物炭理化性质的影响效果。研究结果表明,不同生物质通过热解得到的生物炭的产率随着热解温度的升高而降低,而其pH值、灰分含量以及比表面积随着热解温度的上升而显著增加,说明,热解温度是影响生物炭理化性质变化的主要因素。     

农作物秸秆炭理化特性分析

选取新疆南疆极旱地区当年的3种农作物秸秆炭为研究对象,采用生物质原料测试方法研究了秸秆炭的理化特性.结果表明,3种秸秆炭的含水率均在10％左右,易于加工成型;稻秸炭的堆积密度最大;3种秸秆炭的堆积角均较大,属于流动性较差的物料;棉秆炭的外摩擦系数最大;棉秆炭发热量和固定炭含量最高;玉米秆炭挥发分最高.     

不同热解温度对茭白秸秆生物炭性质的影响初探

为评价茭白秸秆生物炭作为生物炭基肥的潜力,以及为茭白秸秆生物炭在农业土壤中的应用提供理论基础,现以茭白秸秆为原料,探索了不同热解温度对茭白秸秆生物炭性质的影响。结果表明,随着热解温度从300℃升至700℃,茭白秸秆生物炭的生产效率从39.8%降至24.1%;茭白秸秆生物炭的炭化程度和极性增加,其在土壤中的残留时间为308.5～1 204.2年;茭白秸秆生物炭的总碳和总养分(N+P₂O₅+K₂O)含量(wt)分别为61.6%～71.4%和9.7%～10.9%,pH为9.4～10.3,总砷、总铅、总铬的含量分别为9.0～12.7、0～1.5、7.9～74.8 mg/kg,总汞和总镉未检出。参照NY/T 3618-2020的行业标准,热解温度300～500℃条件下的茭白秸秆生物炭性质满足其行业标准要求。     

不同热解温度下番茄藤蔓生物炭的理化特性分析

【目的】探究裂解温度对番茄藤蔓生物炭理化特性的影响。【方法】300℃、500℃和700℃下热解2 h制备生物炭,运用电镜扫描、元素分析仪和傅里叶变换红外光谱分析仪等手段,对番茄藤蔓生物炭的表面结构特征、元素及其他特性、表面官能团等进行综合分析。【结果】裂解法制备的番茄藤蔓生物炭呈碱性(pH值9.83～10.67),生物炭产率随裂解温度的升高而降低,灰分则相反。全氮含量以500℃时最低,300℃时最高,但固定碳含量、碳氮比(C/N比)均在500℃时含量相对较高,分别为51.42%和36.63。低温裂解时番茄藤蔓生物炭孔隙结构丰富,高温下裂解其孔隙被灰分及其熔融结构覆盖,孔隙度减小。热解温度的升高同时使生物炭芳香化程度增强,700℃高温热解时的傅里叶红外光谱图相较于300℃和500℃谱图吸收峰减少,尤其在500～800 cm^-1的吸收峰明显减弱。【结论】热裂解改变了番茄藤蔓生物炭的理化特性和微观结构,综合考虑各因素,300～500℃下裂解2 h制备的番茄生物炭具有较好的性能和较高的效益。     

热解温度对滤泥生物炭结构性质的影响

[目的]研究热解温度对滤泥生物炭性质特征的影响,为制糖废弃物处理提供参考依据.[方法]将滤泥置于200~600℃下热解制备生物炭,对生物炭进行工业分析、pH和元素含量测定,以及傅里叶红外光谱、扫描电镜、比表面积和碘值吸附分析.[结果]随着热解温度的升高,生物炭产率和挥发分含量下降、灰分含量上升,pH不断增加,表面的C-O和C-O-C等活性官能团及-CH3和-CH2逐渐消失,H/C、O/C和(N+O)/C的原子比降低,表明生物炭芳香性及稳定性增强,亲水性和极性减弱;生物炭的孔隙结构丰富,随着热解温度的升高,生物炭中孔隙数量增加,比表面积增大,孔径和孔容有所增加,对碘值的吸附能力持续上升,热解温度为500℃时,比表面积、孔容和对碘值吸附量均达最大值,分别为83.71 m2/g、0.027 m3/g和170.38 mg/g.[结论]在500℃下热解制备滤泥生物炭,其产率相对较高,结构更稳定,且比表面积及孔容最大,对碘的吸附效果最佳,可作为一种优异的吸附材料.     

热解材料对生物炭理化性质的影响

生物质的热解材料会对其生物炭的物理化学性质产生较大影响,进而影响其田间应用效果。选取四种乔木(橡树、桑树、樟树和松树)、三种草本植物(芦苇、蒿和蕨类)和两种作物秸秆(玉米秆和油菜秆),在同等热解条件下(550 ℃)制备生物炭,对比其理化性质的差异。结果显示,秸秆生物炭的可溶性Cl^-和K⁺含量、EC和CEC均显著高于乔木和草本生物炭,有效磷也呈现类似规律,而可溶性Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺含量以及pH、SO₄^2-、NH₄⁺-N、NO₃^--N等指标在三类生物炭之间无显著差异。乔木生物炭和草本生物炭之间在各个指标上均无显著差异。这表明,从营养元素、CEC和改良酸性土壤的角度来看,秸秆生物炭比乔木和草本生物炭更适合作为土壤改良剂。     

热解温度对米糠与麦麸生物炭理化性质及硒等温吸附的影响

生物炭在修复污染土壤、持留土壤养分和促进农作物增产等方面的应用日益得到重视,被认为是未来的一种新型的环境和农业功能材料。本试验以米糠和麦麸为原料,研究了不同热解温度下(300～700℃)制备的生物炭理化性质的变化及对硒等温吸附的影响。结果表明:米糠与麦麸的炭化率随着温度的升高而降低;在300～550℃,pH随着温度的升高先升高,进一步增加温度变化不显著;电导值(EC)随着温度的升高先升高而后下降;生物炭比表面积(BET)随着温度的升高呈增加的趋势。SEM图谱显示炭化米糠及麦麸是成碎片化的状态。红外测定图谱(FTIR)显示随着热解温度的升高,米糠及麦麸的官能团逐渐减少。热重分析(TG-DTG)图显示米糠及麦麸的热解温度主要集中在300℃左右。炭化米糠和麦麸在低硒浓度下(0～50mg·L~(-1))对硒的吸附量随着溶液中硒浓度的升高逐渐增大,当浓度进一步增大时(50～300mg·L~(-1)),生物炭吸附硒的吸附量趋于平衡。通过Langmuir和Freundlich模型拟合比较发现米糠和麦麸生物炭的硒吸附近似单分子层吸附,并且对硒均具有有效的吸附能力,炭化米糠和炭化麦麸均在700℃具有最大吸附量,分别为49.2和54.7mg·g-1。表明炭化麦麸对硒的吸附效果整体优于炭化米糠对硒的吸附效果。     

烟秆生物质炭热解温度优化及理化性质分析

为了解热解温度对烟秆生物质炭物理和化学特征的影响,将烟秆分别在350、400、450、500、550和600℃条件下热解制备生物质炭,测定烟秆生物质炭的得率、pH值、电导率和比表面积等基本特征,并通过扫描电镜、红外光谱、X射线能谱、X射线衍射和13 C核磁共振等方法分析烟秆生物质炭的成分及结构特征。结果表明:烟秆生物质炭的得率、O含量、H含量和H/C、O/C、(O+N)/C原子比均随热解温度的提高逐渐降低,而pH值、电导率、比表面积和C含量等指标随热解温度提高逐渐增大;得率和pH值在大于500℃时趋于稳定,比表面积和pH值在450℃时均达最大(8.86m2/g和9.98)。此外,随着热解温度的提高,烟秆生物质炭表面的含氧官能团明显减少,矿质元素和表面晶体含量逐渐增大。烟秆生物质炭中K、Al、Ca元素含量较高,分别为28.46~35.47、10.74~35.86和13.15~24.95g/kg;生物质炭的稳定性和芳香化程度随热解温度升高而提高,而整体极性逐渐降低。综合分析,在450℃制备的烟秆生物质炭对农业生产和生态环境的预期效果最好。该研究结果可以为烟秆的资源化利用和烟秆生物质炭在农业生产和生态环境方面的推广应用提供理论依据和技术支持。     

不同热解温度水稻秸秆生物炭对菠菜生物量和品质的影响

土壤中施用生物炭具有改良土壤、提高作物产量和品质的潜能。以水稻秸秆为原料,分别在300、500、700℃下热解制备生物炭,通过盆栽试验研究不同温度制备的生物炭(T300、T500、T700)在不同添加量(10、20 g/kg)下对菠菜生长和品质的影响。结果表明,相比于对照,土壤中添加生物炭可提高菠菜株高和生物量,且其增量与生物炭添加量成正比;植株硝酸盐含量因生物炭的添加而降低,且高水平添加量(20 g/kg)的T500、T700处理达到显著水平(P0.05)。同时,高水平添加生物炭可显著提高植株维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白含量。综合各项指标,T500和T700生物炭在高水平添加量时,对作物生物量的提高和品质的改善效果更显著。添加水稻秸秆生物炭有利于增加土壤孔隙度、提高土壤肥力,进而促进菠菜生长和改善品质。因此,生物炭可作为改良剂施用于土壤,但其具体用量须根据土壤状况和蔬菜种类而定。     

保温时间对不同秸秆生物炭肥料化利用理化特性的影响

试验以水稻、小麦、玉米、油菜和棉花秸秆为研究对象,考察不同保温时间对5种秸秆生物炭的炭产率、组成成分、pH、电导率和孔隙结构的影响,并对不同生物炭理化特性的相关性进行分析。结果表明,保温时间和原料种类对秸秆生物炭肥料化利用的理化特性均有显著性影响(P0.05)。秸秆生物炭产率为41%～61%、碳转化率为53%～65%。保温时间从0 min增加到120 min,炭产率减少而生物炭的固定碳含量增加,pH和电导率增加,孔壁变薄孔径增大。保温时间与秸秆生物炭的炭产率、H、O和挥发分含量呈显著的线性负相关,与固定碳含量呈显著线性正相关。保温时间为60～90 min时,秸秆生物炭的H/C1,芳香化程度较高,性质稳定。生物炭表面光滑,内部具有较大的空腔,且生物炭的pH、电导率较高,挥发分含量低,是一种较好的炭基肥添加剂材料。     

热解温度对生物炭表面性质及释放氮磷的影响

热解温度是影响生物炭表面性质的重要因素。在250~450℃范围内制备玉米秸秆生物炭(CB)和杨木生物炭(PB)。采用X-射线光电子能谱仪对生物炭的表面元素进行分析,发现各元素含量随热解温度而变化,2种生物炭的变化规律不同。傅里叶变换红外分析表明,热解温度升高造成生物炭基团的变化,C=O基团增多,芳香性增强。研究生物炭在水中的氮磷释放行为发现,随着热解温度的升高,NH₄⁺-N和NO₃^--N的释放呈现先增加后减少的趋势;CB的总磷释放有所增加,PB的总磷释放先增加后降低。不同热解温度的生物炭,其营养元素的释放速率在初期存在一定差别,释放过程在48 h内基本完成。生物炭的表面性质及氮磷释放行为与热解温度及生物质来源密切相关。     

不同原料、热解温度对生物质炭化学性质及结构组成的影响

[目的]本文旨在研究热解温度和原料对生物质炭化学性质及官能团的影响,为优化生物质炭的化学性能提供科学依据。[方法]以小麦、水稻和玉米秸秆为原料,在3种温度(350、450和550℃)下进行热解,分别得到小麦秸秆生物质炭(WB350、WB450和WB550)、水稻秸秆生物质炭(RB350、RB450和RB550)和玉米秸秆生物质炭(CB350、CB450和CB550)。分析这些生物质炭的pH值、灰分含量、阳离子交换量(CEC)、全碳和全氮含量,采用红外光谱法和¹³C核磁共振波谱法分析生物质炭化学结构。[结果]当温度从350℃升至550℃时,小麦、水稻和玉米秸秆炭的pH值和C/N值均显著提高,全氮含量均显著降低;水稻和玉米秸秆炭的灰分含量显著提高,而CEC显著降低。从不同原料来看,当温度为350和550℃时,水稻、玉米和小麦秸秆生物质炭的灰分含量依次递减。同一温度下,玉米秸秆炭的CEC显著高于小麦和水稻秸秆炭的CEC。同一温度下小麦、玉米和水稻秸秆炭的全碳含量依次递减;玉米、水稻和小麦秸秆炭的全氮含量依次递减;小麦、水稻和玉米秸秆生物质炭的C/N值依次递减。随着温度的...     

不同秸秆生物炭对黄壤理化性质及综合肥力的影响

【目的】研究不同秸秆生物炭对黄壤物理、化学性质和生物活性影响的差异,并对添加不同生物炭的黄壤肥力进行综合评价,以期为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以玉米、水稻和油菜秸秆500 ℃炭化得到的生物炭为添加材料,以贵州省地带性黄壤为供试土壤,通过室内培养试验,以未添加生物炭处理为对照,分析比较添加量为1%,2%,4%的玉米、水稻和油菜秸秆生物炭处理黄壤体积质量、pH、养分含量和酶活性的变化,通过相关性分析和模糊数学原理计算不同生物炭处理黄壤的综合肥力水平。【结果】与对照相比,生物炭降低了0～10 cm土层土壤的体积质量,其中0～5 cm土层降幅较大（1.54%～8.46%）。添加生物炭使土壤pH明显增大,其中以添加4%油菜秸秆生物炭处理的pH最大,为7.33。土壤有机质、氮磷钾含量对生物炭类型及添加量的响应不同。与对照相比,不同生物炭处理有机质含量增加了146.80%～445.63%;添加4%油菜秸秆生物炭可以显著提高土壤的碱解N含量,较对照升高了31.23%;有效P、速效K和全N、全P、全K含量均随着生物炭添加量的增加而增大,增幅分别为28.04%～134.58%,19.76%～162.48%,13.85%～112.31%,6.25%～43.75%和10.53%～31.58%。与对照相比,添加生物炭可以显著降低土壤的过氧化氢酶活性,提高脲酶、蔗糖酶和中性磷酸酶活性。由土壤肥力综合指标值（IFI）可知,不同生物炭处理土壤的IFI值为46.09～59.55,均高于对照（IFI 40.11）,且IFI随着生物炭添加量的增大而升高,油菜秸秆生物炭处理的土壤肥力水平优于玉米和水稻秸秆生物炭处理。【结论】生物炭对酸性黄壤的体积质量、pH、养分含量和酶活性均具有明显影响,且生物炭类型及其添加量对以上指标的影响存在明显差异。生物炭能明显提高黄壤肥力水平,其中添加4%油菜秸秆生物炭是提高酸性黄壤肥力水平的最优处理。     

油菜秸秆纤维对水泥胶砂孔隙特征的影响

为探究油菜秸秆纤维对硅酸盐水泥胶砂孔隙的影响及其作用机理,将处理后的油菜秸秆分别按照0、1%、2%、3%和4%质量分数的比例掺入水泥中,对不同秸秆纤维掺量水泥的标准稠度用水量及凝结时间进行测定,研究不同龄期（3、7、28 d）下油菜秸秆的掺量对水泥胶砂孔隙率和孔隙特征的影响。结果表明,随着油菜秸秆掺量的增加,水泥胶砂试块的表观密度逐渐减小,其中,当掺量为4%时,其表观密度相比基准组降低9.27%;当掺量为1%时,其孔径分布与基准组相近;当掺量为3%和4%时,两组的孔径分布相近,在龄期为28 d时,胶砂的有害孔占比分别为14.2%和15.4%,多害孔占比分别为24.15%和25.01%,与基准组相比,多害孔和有害孔增幅较大,均约为基准组的3.5倍。随着秸秆掺量的增加,水泥胶砂最可几孔径均减小;随着龄期的增加,水泥胶砂最可几孔径减小,多害孔及有害孔比例相对减少。显微形貌分析结果表明,油菜秸秆纤维掺量为1%时,与水泥界面粘接较好;掺量为3%和4%时,多害孔及有害孔增加,主要出现在秸秆纤维周围。