旱伞草水热炭的稳定性特征及固碳潜能

摘要

为探究湿地植物旱伞草水热炭的稳定性特征与固碳潜能,分别在200、220、240℃和260℃下制备旱伞草水热炭,通过元素分析、红外光谱分析、X射线衍射分析、热重分析及化学氧化分析等方法分别探究了水热炭的理化性质及热稳定性和化学稳定性,并对不同温度水热炭的固碳潜能进行评估。结果表明:随着水热碳化温度升高,水热炭产率下降,pH值和灰分含量上升,H/C和O/C降低,-OH、-C-O等不稳定含氧官能团减少,芳香化程度增加。热重分析和稳定性系数(R_(50))分析结果表明,不同温度制备的水热炭的R_(50)值为0.47~0.59。H_(2)O_(2)氧化试验表明,中低温(220℃)制备的水热炭的抗氧化性能最好,其氧化后稳定碳含量为54.14%。此外,固碳潜能分析结果表明,随着碳化温度的升高,旱伞草水热炭的固碳系数在30.21%~31.54%范围内波动,长期固碳潜能的CO2当量为2.76~2.88 Mt·a^(-1)。研究表明:200℃和220℃制备的中低温水热炭具有较好的化学稳定性,且在短期固碳效果上具有优势;而260℃制备的高温水热炭具有最佳的热稳定性和长期固碳潜能,在固碳减排方面具有良好的应用前景。