裂解温度对海南不同材料生物炭理化特性的影响

摘要

为探求热带地区生物质在制备生物炭时对温度的响应,以热带地区植物桉树、橡胶树和椰糠为原料,在300、500和700℃下制备成桉树炭(E)、橡胶树炭(RT)和椰糠炭(SC),利用元素分析仪、扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析仪(EDS)和傅立叶红外光谱分析仪(FTIR)等研究不同裂解温度对生物炭的酸碱度、结构及元素组成和含量的影响。结果表明,随裂解温度升高,3种生物炭的灰分含量和pH均升高,其中300~500℃的增幅(17.60%~27.59%)要明显高于500~700℃(4.97%~10.47%);3种材料生物炭对比,裂解温度为300和500℃时,pH值E>SC>RT,温度为700℃时SC>E>RT。随温度升高,3种生物炭的产量降低,各温度下,SC的产率明显高于E和RT。C/N对比,各温度条件下均为RT>E>SC。SC含有更多的元素,而E和RT的C含量更高。裂解温度在300~500℃时,E和RT的-OH振动峰(3432 cm^(‒1))随温度升高而升高,温度升高至700℃,峰值出现降低;SC在300~700℃内,-OH振动峰随温度升高而升高。波数在1659~1744 cm^(‒1)时,E和RT的C=C振动峰在300~500℃时,随温度升高而升高,此时,温度再升高,峰值差异不大,SC在300~700℃内,峰值随温度升高而升高。2800~3000 cm^(‒1),脂肪族的CH_(3)和CH_(2)基团出现,裂解温度高于500℃时,E的振动峰与700℃基本持平,而RT的振动峰在700℃出现了降低。785~880 cm^(‒1)波段的吸收峰为芳环C-H弯曲振动,裂解温度高于500℃时,随温度升高,3种原料所形成的振动峰均降低。本研究结果显示,椰糠制备的生物炭其元素组成、表面特征以及官能团与桉树和橡胶树制备的生物炭存在较大差异性,且对裂解温度的响应更敏感。