碱改性生物炭的制备及其作为替代硅源的潜能研究
发布时间：2021-01-05 08:45
硅（Si）被认为是作物生长的有益元素,对提高植物抗性和疾病预防起着重要作用。目前,常规硅肥为储量有限且成本高的硅灰石以及含有过量重金属的工业副产品硅渣,虽然地球陆地表面的富硅型植物种类丰富,但能否作为硅源进行循环利用及其生物有效性如何,是人们关注的问题。植物原材料通过裂解制备生物炭的过程中会使很多矿质元素在形态和有效性方面发生转化,但目前对生物炭中硅有效性的研究还很少,且不够深入。为此,本文首次研发了基于富硅型生物质的热解和碱处理制备的生物质炭基硅肥,以缓解硅肥种类的贫乏和产品性能的缺陷,同时节约资源,实现农业废弃物的循环利用。以4种富含硅的农业废弃物包括水稻秸秆、甘蔗叶、芒草和柳枝稷为原料,与碱性试剂（KOH、K2CO3和CaO）以不同比例混合,分别在350、450和550℃条件下热解制备碱改性生物炭,在研究其理化性质和结构特征的基础上,采用2013年美国植物食品管理协会（AAPFCO）发布的固体硅肥中有效硅含量的浸提方法,以常规硅肥—硅灰石的有效硅水平作为参考,重点评估不同条件和处理下制备的碱改性生物炭的有效硅含量。通过室内培养试验,研究...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
水稻中硅的吸收、分布和累积（MaandYamaji2006）
第一章 绪论 矿物中最快。在常见 pH 范围内（4~8），植硅体与氢氧化物Bartoli 1985），并且比主要粘土或硅酸盐的活性高 100~10当 pH 在 8.9~9.8 之间时，植硅体的溶解由铝浓度控制，但的研究结果并不支持这一结论。凋落物降解的批量实验表明物相似或更高（Fraysse et al. 2010）。植物无定型二氧化硅作重要性也得到了同位素地球化学数据的支持。Ding et al.（位素比表明，溶解在土壤溶液中的硅来自植硅体；通过研究rry et al.（2005）发现植硅体的溶解控制着高 DSi 值和低 Ge植硅体）循环在自然生态系统中的重要性已经得到各界的重风化程度低的土壤中，植物也能吸收利用硅的原因，从而成来源。
图 2-3 KOH 改性水稻秸秆生物炭 SEM 图和元素分布图Fig. 2-3 Scanning electron microscope (SEM) images and individual element mapping of KOH-enhancedrice straw biochar注：图中 A、B、C 分别表示水稻秸秆原料（FS）、水稻秸秆生物炭（RS-0KB）、KOH 改性水稻秸秆生物炭（RS-10KB）；1、2、3、4、5 分别表示样品 SEM 图、Si、O、K、C 元素分布图。Note: In the figure, A, B, C indicate rice straw feedstock(FS), rice straw biochar (RS-0KB),KOH-enhanced rice straw biochar (RS-10KB) ; 1, 2, 3, 4, 5 indicate SEM images, Si, O, K, C element
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同温度下制备花生壳生物炭的结构性质差异[J]. 李飞跃,陶进国,汪建飞,李孝良. 环境工程学报. 2017(06)
[2]施用生物炭后塿土土壤有机碳、氮及碳库管理指数的变化[J]. 王月玲,耿增超,尚杰,曹胜磊,耿荣,赵军,林云. 农业环境科学学报. 2016(03)
[3]生物炭的制备及其性能研究[J]. 林珈羽,童仕唐. 环境科学与技术. 2015(12)
[4]不同裂解温度对水稻秸秆制备生物炭及其特性的影响[J]. 简敏菲,高凯芳,余厚平. 环境科学学报. 2016(05)
[5]生物炭对水稻土Olsen-P的影响[J]. 巢军委,王建国,戴敏,沈明星,陆长婴. 土壤. 2015(04)
[6]热解温度对生物质炭碳保留量及稳定性的影响[J]. 李飞跃,汪建飞,谢越,李贺,李孝良,李粉茹. 农业工程学报. 2015(04)
[7]不同物料和炭化方式制备生物炭结构性质的FTIR研究[J]. 郑庆福,王永和,孙月光,牛鹤鹤,周佳儒,王志民,赵吉. 光谱学与光谱分析. 2014(04)
[8]硅对水稻土磷吸附—解吸行为的影响[J]. 李仁英,邱译萱,刘春艳,王艳玲,黄利东. 土壤通报. 2013(05)
[9]KOH活化木屑生物炭制备活性炭及其表征[J]. 余峻峰,陈培荣,俞志敏,彭书传,巫杨. 应用化学. 2013(09)
[10]中国粮食作物秸秆焚烧排碳量及转化生物炭固碳量的估算[J]. 李飞跃,汪建飞. 农业工程学报. 2013(14)
博士论文
[1]热解温度对苹果枝条生物质炭理化性质及其环境效应的影响[D]. 赵世翔.西北农林科技大学 2017
[2]生物炭对酸化土壤的改良效应与生物化学机理研究[D]. 戴中民.浙江大学 2017
[3]硅对干旱胁迫下草坪草生长及抗旱性影响的研究[D]. 杜建雄.甘肃农业大学 2010
[4]硅提高黄瓜白粉病抗性和耐盐性的生理机制研究[D]. 魏国强.浙江大学 2004
本文编号：2958373
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
水稻中硅的吸收、分布和累积（MaandYamaji2006）
第一章 绪论 矿物中最快。在常见 pH 范围内（4~8），植硅体与氢氧化物Bartoli 1985），并且比主要粘土或硅酸盐的活性高 100~10当 pH 在 8.9~9.8 之间时，植硅体的溶解由铝浓度控制，但的研究结果并不支持这一结论。凋落物降解的批量实验表明物相似或更高（Fraysse et al. 2010）。植物无定型二氧化硅作重要性也得到了同位素地球化学数据的支持。Ding et al.（位素比表明，溶解在土壤溶液中的硅来自植硅体；通过研究rry et al.（2005）发现植硅体的溶解控制着高 DSi 值和低 Ge植硅体）循环在自然生态系统中的重要性已经得到各界的重风化程度低的土壤中，植物也能吸收利用硅的原因，从而成来源。
图 2-3 KOH 改性水稻秸秆生物炭 SEM 图和元素分布图Fig. 2-3 Scanning electron microscope (SEM) images and individual element mapping of KOH-enhancedrice straw biochar注：图中 A、B、C 分别表示水稻秸秆原料（FS）、水稻秸秆生物炭（RS-0KB）、KOH 改性水稻秸秆生物炭（RS-10KB）；1、2、3、4、5 分别表示样品 SEM 图、Si、O、K、C 元素分布图。Note: In the figure, A, B, C indicate rice straw feedstock(FS), rice straw biochar (RS-0KB),KOH-enhanced rice straw biochar (RS-10KB) ; 1, 2, 3, 4, 5 indicate SEM images, Si, O, K, C element
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同温度下制备花生壳生物炭的结构性质差异[J]. 李飞跃,陶进国,汪建飞,李孝良. 环境工程学报. 2017(06)
[2]施用生物炭后塿土土壤有机碳、氮及碳库管理指数的变化[J]. 王月玲,耿增超,尚杰,曹胜磊,耿荣,赵军,林云. 农业环境科学学报. 2016(03)
[3]生物炭的制备及其性能研究[J]. 林珈羽,童仕唐. 环境科学与技术. 2015(12)
[4]不同裂解温度对水稻秸秆制备生物炭及其特性的影响[J]. 简敏菲,高凯芳,余厚平. 环境科学学报. 2016(05)
[5]生物炭对水稻土Olsen-P的影响[J]. 巢军委,王建国,戴敏,沈明星,陆长婴. 土壤. 2015(04)
[6]热解温度对生物质炭碳保留量及稳定性的影响[J]. 李飞跃,汪建飞,谢越,李贺,李孝良,李粉茹. 农业工程学报. 2015(04)
[7]不同物料和炭化方式制备生物炭结构性质的FTIR研究[J]. 郑庆福,王永和,孙月光,牛鹤鹤,周佳儒,王志民,赵吉. 光谱学与光谱分析. 2014(04)
[8]硅对水稻土磷吸附—解吸行为的影响[J]. 李仁英,邱译萱,刘春艳,王艳玲,黄利东. 土壤通报. 2013(05)
[9]KOH活化木屑生物炭制备活性炭及其表征[J]. 余峻峰,陈培荣,俞志敏,彭书传,巫杨. 应用化学. 2013(09)
[10]中国粮食作物秸秆焚烧排碳量及转化生物炭固碳量的估算[J]. 李飞跃,汪建飞. 农业工程学报. 2013(14)
博士论文
[1]热解温度对苹果枝条生物质炭理化性质及其环境效应的影响[D]. 赵世翔.西北农林科技大学 2017
[2]生物炭对酸化土壤的改良效应与生物化学机理研究[D]. 戴中民.浙江大学 2017
[3]硅对干旱胁迫下草坪草生长及抗旱性影响的研究[D]. 杜建雄.甘肃农业大学 2010
[4]硅提高黄瓜白粉病抗性和耐盐性的生理机制研究[D]. 魏国强.浙江大学 2004
本文编号：2958373
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