[桂花树价格]秸秆生物炭桂花结构特征的制备与分析

　　为了解决华北平原以高效，经济，生态的方式消除桂花秸秆的问题，本研究以桂花秸秆为原料，采用限量开裂的方法。同温度下的氧气（200°C，300°C，400°C，500°C）。备了生物炭，分析和表征了热解动力学，结构形态，元素组成，比表面积，孔径分布和生物炭官能团等物理化学特征。果表明，在不同热解温度下生成的生物炭具有不同的热差曲线，且官能团的组成也不同，这表明样品中不同生物质的热解反应过程。着热解温度的升高，生物炭产率，氢气和氧气水平降低，而H / C和（O + N）/ C比率也降低，而碳和氮含量降低。加，表明生物炭的芳香性。善，亲水和弱化，并且性质趋于稳定。TGA曲线生物炭和差热曲线分成三个过程：当热分解温度高，重量损失速率是低的，曲线趋向于软。物炭的比表面积，微孔表面积，介孔体积和微孔体积随着热解温度的升高而增加，但大多数孔的尺寸减小，吸附容量增加。之，在400℃的温度下制备生物炭具有较高的产率，最稳定的结构和最佳的吸附性能，有助于最大限度地利用农业废弃物资源，减少能源消耗和增加农产品的附加值。花秸秆，小麦秸秆，各种草药，木屑，牛粪和家禽粪便等生物质废弃物是生物炭生产中使用的原料之一。2015年;李明等，2015）。北平原是我国桂花的主要产区，桂花秸秆资源丰富，但桂花秸秆气味宜人，难以完全处理。粗略估计，总产量在河北，河南，山东，山西等省软枝棒达到143833500吨在2015年大部分秸秆被直接燃烧或废弃资源不够。外，还存在私人燃烧现象，不仅会对环境造成很大压力，还会干扰航空信号并影响飞行安全（李江伟等，2015; al。2015，Wang Shuai et al。2016）。此，利用秸秆桂花的新方法搜索是研究的热点话题，其转变成生物炭是一种可行的和具有成本效益的方法使用（李荣华等，2009;孟军和Chen Wenfu，2013，Liu Yuxue et al。2013）。研究采用华北平原广泛使用的桂花秸秆作为生物炭制备材料，采用最低温度下限氧气裂解法及其性能。行了比较和分析。了提供理论依据和技术支持，以提高产品的经济表现，则有望找到解决桂花秸秆在中国北方平原的消除的问题的有效途径尊重环境，低能耗，高利润。
　　用石家庄周围的桂花茎作为原料，用水洗涤6次以去除表面粘连和灰尘，然后干燥，然后干燥并在70-80°的烘箱中喷洒过夜。C.称重20克香味香水在罐茎，覆盖它们并将它们放置在马弗炉中在控制为200℃，300℃，400℃和500℃下6小时的温度下，然后取出冷却至室温后。炭产品，用200毫升1mol·l-1 HCl溶液处理12小时，去除灰烬，过滤，用蒸馏水洗至中性，干燥至70-80℃在夜间°C，称重，计算产量。部分碳化产物通过100目（0.154mm）筛，并置于棕色瓶中进行结构表征分析。物炭用热重分析仪进行热重分析：样品剂量为5至10mg，温度从室温至范围600℃，的加热速率氮气为10℃·min-1，流速为120mL·min-1。热分析使用石英砂作为参考和差分热分析仪被用来在0的温度来分析吸热和放热条件的生物炭〜400℃元素C，H和N的百分比通过CHN元素分析仪测定在不同温度下制备的生物炭（RC200-RC400）。用特定的表面分析仪和孔径测量表面积和孔径分布。过BJH法计算孔体积（2.0±61.7nm）和最可能的孔径，以计算氮吸附数据。表面积通过BET多点法计算的（P / P 0 = 0.04 0.32）和微孔和比表面积的测定通过跟踪方法的体积（陈栽命等人，2013） 。物炭的红外光谱使用傅立叶变换红外光谱仪测量，与KBr 1：2000混合并通过压缩制备，波数范围为4000至500cm -1，分辨率为1.0 cm-1，扫描次数为64次。积薄发。约10mg生物炭固定在扫描电子显微镜的样品板上，以观察样品的形状，大小和表面特征。不同温度下的生物共聚物制备具有不同的产率。较低的热解温度下，原料不能完全热解，因此碳产率较高。着热解温度升高，热解倾向于完全。不同的热解温度的碳产率的变化在图1中的产率示出在63℃，300℃，400℃和500℃下分别为63％，25％，14％和5％ 。可以在图1中可以看出，在200-300℃下的产率60.3％减少，300-400℃，收率44％减少和400-500℃的收率由64减少，3％，这表明随着热解温度的升高，产率降低。
　　一期间已大大减少，最后一期稳定。重分析曲线表明生物炭重量损失过程分为三个阶段。第一步中，生物炭在室温下在100℃，200℃和300℃下的失重率分别为5.143％和6.962％（图2：a，b），但失去了生物炭在400℃，200℃时的重量不明显（图2：c）。二阶段的温度在100到250℃之间（图2：a），在这个阶段，重量损失率很低。
　　三步是250-600°C，生物炭显然没有重量。第二和第三阶段，体重减轻分别为53.16％和24.36％。0°600°C和200°C时生物炭重量损失的总速率显着高于生物炭在300°C（58.31％）和300°C时31.31％的重量损失。物炭在400°C至250°600°C的重量是明显的，但总重量损失率明显低于另一种。个样本（15.37％）（图2：c）。表明样品在该温度范围内稳定并且转化率相对较低。差热分析曲线来看，生物炭热裂解过程分为三个步骤。一步是在环境温度和250°C之间。此阶段，样品温度低于参考材料的温度，样品吸收热量，并在130°附近出现吸收峰值C，表明样品可以在此阶段进行物理或化学反应，这取决于反应。度，分析必须是当样品中剩余的游离水蒸发时发生的气化反应。步骤对应于样品的第一和第二阶段的重量损失。二个步骤是，生物炭温度是高于对照250和C之间400℃，将样品放出热量并放热峰出现在400℃，由于裂化产生大量的热在此温度范围内的半纤维素和纤维素的热量。线迅速增加，热解反应速率增加，热量释放增加。250-400℃的热裂解过程与此阶段生物炭的显着重量损失相关（图3：a，b）。三阶段后，热裂解方法的木质素为400℃。于木质素的结构复杂，热解温度和放热峰是小于该半纤维素和纤维素和出现后生物炭在400℃下的差热分析曲线与在200℃和300℃下的差热分析曲线完全不同。

　　在50至400℃的温度范围内是稳定的。
　　有明显的放热过程，这与其稳定和低重量损失比成正比。应地，这表明生物质的热解相对完全，内部挥发性化合物的含量低并且热稳定性高（图3：c）。物炭的红外光谱可以从红外光谱中看出（图4）。三种生物炭在3300-3 600 cm-1处具有宽的吸收峰，衍生自酚羟基或醇羟基。伸振动表明存在酚类物质。2 900cm -1和2836cm -1分别对应于脂肪CH 2的不对称和对称振动的吸收峰。收强度随温度升高而降低，即脂族生物炭烷烃随温度升高。

　　团丢失，烷基链趋于芳香化。1610厘米-1是振动的在芳环中的C = C和C = 0的扩展的峰值，并且在1390厘米-1的吸收峰在芳族的OH的振动，从而逐渐与增加温度升高，表明其芳构化。位得到改善。基中C = O的振动吸收峰值约为1710cm-1，醇，醚的含氧官能团COC的振动吸收峰值和酯在1170cm -1和1090cm -1处。着热解温度升高，它消失，表明高温导致生物质中的键断裂并且含氧官能团大量分解。外，样品在790cm -1处的峰值吸收对应于芳环CH的弯曲振动，表明存在单环和多环化合物，并且吸收峰增加。着裂解温度的升高。1表明，生物炭的碳含量最高，随裂解温度的升高而增加，其次分别为氧，氢和氮。三种元素的百分比随着裂解温度和高温的增加而降低。与木炭中化学键的分解有关。含量最低，其含量随裂解温度的升高而增加。H / C和（O + N / C）也与已知的是，原子比H / C和（O + N）/可用于C到指示芳香增加的温度降低pyrolyse.On和生物炭的极性，H + / C越小，芳香性越高：当裂解温度升高时，生物炭变得越来越碳化，结构更稳定。5显示在200℃的低相对压力区域没有拐点（图5：a），曲线缓慢增加，后半部分急剧增加，这表明吸收剂和介质之间的相互作用非常弱，桂花树价格生物炭不是。少有微孔或细孔，因此吸附量非常低，但磁滞回线出现在0.9的分压为1.0和关闭时，这表明本吸附剂吸附剂在中孔或大孔中的毛细管冷凝。
　　生物炭在200℃下不同，生物炭在300℃下的吸收能力显着提高，并且在低相对压力区域存在一个拐点，这代表单层分散。200°C下取样（图5：b）。物炭在400℃下的吸附能力仍然显着增加。相对压力区域中等温线的斜率很大，曲线迅速增加。着压力增加，吸附量迅速达到极限值，曲线趋于柔软，表明吸附介质和吸附剂。有强吸附性能，其通常由微孔介导，表明样品中微孔数量在400℃时增加（图5：c）。是从图6显而易见的是，生物炭的至200℃和300℃的细孔径分布曲线具有在2的单峰至3nm和孔体积分别为0.01毫升。g -1和0.024 mL g -1（图6：a，b）小于2 nm的孔的数量和体积几乎可以忽略不计。

　　解温度为400°C，在2 nm以下只有一个孔径峰（图6：c），孔隙体积为0.065 ml·g-1的微孔分布，表明数量微胶囊在400℃下增加。7显示在相同的放大倍数下，在不同温度下制备的生物炭的结构显示出很大的差异。裂解温度为200℃时，生物质仍保留原始的骨架结构，并且孔实际上不可接近（图7：a）;在300°C时它们是零碎的。着生物质的分解，挥发物被释放​​并且孔的表面结构开始形成。是，数字很小（用箭头表示）（图7：b）;在400℃时，生物炭具有层状结构，并且由于高挥发物而内部压力增加并且形成的孔增加（图7：c，如箭头所示）。甜味桂花秸秆生产的生物炭产量随温度升高而降低，特别是在200-300℃。此温度范围内，产生大量纤维素和半纤维素。先，热解提供快速失重过程，并且木质素由于其复杂的结构和高的热稳定性而具有高的热解温度。花秸秆具有令人愉悦的香味，是一种柔软的稻草。主要成分是纤维素和半纤维素，木质素含量低。200至400℃的热解条件下，纤维素和半纤维素的显着分解导致生物炭产量的急剧下降。400℃之后，大量纤维素和半纤维素基本上分解，仅木材。速热解。此，400℃后的收率变化低。这项研究中和花生壳，棉花秆，木材和牧场文献节目报道稻草桂花，所有的裂解温度会影响生物炭的性能：温度越高，越产量和转化率很高。化率是原料重量损失和原料重量的百分比。换率就是性能。

　　者之和等于100％。个热解温度，较高的生物质的热解反应完成后，通过在碳化或二次分解生物炭的工艺，生物质，这导致减少产生的总的气体和焦油含量大生物炭产量（余晓娜）。等，2017）。解温度影响生物炭的结构和特征：通常，温度越高，稳定性越强，生物炭指标越好。过对生物炭大米和猪粪浆的研究，发现增加炭化的最终温度，减少aliphaticité生物炭，提高了调味剂和稳定水平改进了（Yu Xiaona et al。2017）。而，从本研究中使用的桂花秸秆的原料来看，裂解温度对产品的产率有很大影响：500℃时的产率仅为5％，低于文献报道的700℃开裂条件下的稻草（约20％），松针（约14％），木材（22％）和牧场（28.8％）的产量（Yu Xiaona等，2017，Zhou Dandan，2008），桂花秸秆中含有的生物质成分与纤维素，半纤维素和木质素三种主要成分的含量差异有关。使得每种生物质在热解方面具有不同的行为。比，两者的其它材料，稻草桂花含有较少的木质素和多种纤维素和hémicellulose.En由于化学成分的不同，纤维素和半纤维素具有快速热解速率比木质素和热解。半纤维素，纤维素和木质素的热分解温度的主要分布是300和C之间的360°，220和C之间350°和350°和C（希文Yao等人之间600中，2016 ）。解过程中样品的重量损失是显而易见的。此，与降低能源效率相结合，以桂花秸秆为原料，开裂温度不得超过400°C，以使产量最大化。稻草，松针和生物炭芦苇的研究表明，随着热解温度的升高，氮和碳含量增加，氧和氧化物含量降低。过程示出了相同的趋势，并且除了其他报道生物炭，H / C和（O + N / C），这意味着生物炭芳香，消除极性官能度，极性和亲水性的减弱，脱氢提高，从“软碳质”到“硬质碳”，并且结构生物炭的变化趋于稳定（鄭好，2013;陈敬文等人，2014年）。于氮含量对植物生长至关重要，因此碳中的氮被施用于土壤以为作物提供养分并增加产量。此，在本研究中，在400℃下制备的生物炭的氮含量最高，效率最好。外光谱中的试剂的组成和结构，热解温度，确定生物炭内部的精细结构差异，并产生不同的红外光谱。1709cm -1处C = 0的收缩峰仅存在于在200℃和300℃下制备的样品中，但在400℃下实际上没有这样的吸收峰。℃表示随着裂解温度的升高，含氧官能团降解。者改变，CH2胖子也表现出类似的趋势。表明当裂解温度升高到400℃时，生物炭中的有机物的羰基和脂族烃等官能团基本上从样品中除去（Liang等人，2015）。时，在高温下的生物炭制备的样品显示出某些官能团，如芳族CH周期的振动的吸收峰的吸收峰在790厘米-1存在于样品中，在300℃和400 °C，以及这些含氧基团的降解和转化。
　　学结构的出现提高了生物炭的化学结构和生物惰性的稳定性。壤施用可以在长期碳固存中发挥作用，并减少农业废物产生的巨大环境压力。桂花秸秆生物炭，稻草生物炭和松针的FITR光谱存在差异。两者在1514 cm-1处有明显的吸收峰，这被认为是木质素芳香环的伸缩振动峰（Wang Shuai et al。2016），但生物炭峰没有桂花秸秆，再次表明桂花秸秆，生物炭中的木质素含量低于稻草和松针。据孔径的大小，生物炭孔可分为微孔（50纳米）（Yu Xiaona等，2017）。究表明，木质素主要参与微孔的形成，而纤维素参与中孔的形成。研究表明，当热解温度从200°C升高到400°C时，表面积和介孔体积从小到大，以及微孔体积和表面积从头开始，表明随着温度升高，纤维素被裂解。孔形成并且表面积增加。400℃时，木质素开始裂化形成微孔，孔径分布也反映了不同生物质的热解温度。隙形成主要来自两个方面：一方面，由于生物质本身的海绵状结构，许多原始生物质结构消失，主要留下多孔碳结构支撑通过碳化木质素，碳化后外部轮廓清晰。结构变得非常丰富。一方面，在脱水和裂解过程中，水和挥发性物质逐渐从生物质组织的表面和内部逸出，桂花树价格形成许多气泡和气孔，如作为有机物的分解，产生气态烃（CH4，C2H4，C2H6）和CO2。CO和一些含氮释放（Yu Xiaona等，2017）。孔结构和大的比表面积，得到生物炭具有高吸收容量：当生物炭被施加到土壤或地下水，毛孔保持大分子的污染物，并防止其扩散，从而抑制膨胀土壤或水体中受污染的表面。着的重要性更大的表面积还允许生物炭固定营养物质，防止营养物质被水分带走，减少肥料的使用。三个温度下制备的生物炭具有不同的热解动力学，其在重量损失曲线，重量损失率和差热曲线方面变化。
　　种生物炭具有基本均匀的红外光谱，但官能团的分布不同：含氧官能团随着热裂解温度的升高而降低，脂肪族性降低，内酯基团增加，芳香性增加。物炭中三种最丰富的元素是碳，氧和氢，氮含量低。解温度的升高导致碳和氮含量的增加，氢和氧含量的降低以及H / C和（O + N）/ C比的降低。面积，表面特定于微孔，生物炭的中孔体积和微孔体积随着热解温度而增加，并且孔径可以减小。据样品的扫描电子显微照片，裂解温度也决定了样品的微观结构和微孔的形成。之，制备生物炭至400℃的，尽管在其他出版物等价物，报道较低的温度，但是，提供相对高的产率，将得到的生物炭结构是最稳定的，表面积和体积最佳吸附性能，适用于香味稻草。研究为探索大量生物炭，低能耗，环保的桂花秸秆制备方法奠定了理论基础。后，我们将进一步调查除了生物炭，以秸秆桂花清香宜人提高压实高度的作用和效果，降低生育力和中国北方平原的土壤污染。
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