不同炭化时间对五节芒生物炭理化特征和微观结构表征的影响

作者：任丽花; 叶菁; 杨冬雪; 翁伯琦; 王义祥^*

来源：福建农业学报, 2020, 35(05): 552-559.

DOI：10.19303/j.issn.1008-0384.2020.05.013

• 五节芒
• 水热炭化
• 反应时间
• 生物炭

【目的】研究不同炭化时间对五节芒生物炭制备过程中理化特征及其微观结构表征的影响,探求其作为生物质能源的潜在应用价值。【方法】以五节芒为原材料,利用高温高压反应釜,在200℃下,水热炭化停留0、1.5、3.0、6.0、9.0 h制备生物炭,研究不同炭化时间对五节芒水热炭的有机碳、总氮、总磷、C/N、灰分、pH值、产率、元素损失率等的影响,并利用扫描电镜对其微观结构表征进行研究。【结果】在本试验条件下,五节芒生物炭有机碳含量为39.90%～54.82%,C/N为57.90～81.22,生物炭产率为57.3%～67.1%。五节芒生物炭中有机碳含量、总氮含量、C/N、碳损失率、磷损失率及灰分损失率随炭化时间的延长而增加,总磷含量、灰分含量、pH值及炭产率随炭化时间的延长而降低,氮损失率则在炭化达6 h时明显高于其他处理,9 h明显低于其他处理。扫描电镜观察结果显示五节芒生物炭富含淀粉颗粒,随炭化时间的延长,表面炭化现象比较明显,基本组织表面因增厚堆叠而开始变得杂乱,维管束大部分遭到破坏,薄壁细胞堵塞,薄壁细胞的边缘变厚但轮廓开始变得清晰,生物炭表面淀粉颗粒发生糊化,之后观察到了更多的形状不规则球体或椭球体的微球聚集融合,五节芒生物炭表面出现大量的微球结构。【结论】水热炭化改变了五节芒生物炭的理化特性和微观结构,且随炭化时间延长生物炭产率和pH值降低,碳、磷元素损失率增加;本试验条件下炭化3 h以上可显著改善生物炭的理化特性。

• 单位
  福建省农业科学院; 福建省环境监测中心站