生物炭对黏性土体积变形和力学性质的影响试验研究
发布时间：2021-08-24 12:02
近些年,生物炭在农业、环境、二氧化碳封存等领域得到广泛的应用。生物炭的使用,将对土体的物理性质、化学性质、力学性质等产生显著影响。本研究以城市景观落叶和甘蔗渣为原料,开展了生物炭制备及其表征;以专业制备的木质生物炭为基础,研究了生物炭对膨胀土和下蜀土体积变形特性（膨胀性、收缩性、干缩开裂特性）和力学特性（结构强度）的影响;结合压汞试验、扫描电子显微镜、基质吸力测试等手段,揭示了生物炭对膨胀土和下蜀土的作用机理。主要结论如下:（1）生物质原料、热解温度等因素显著影响生物炭的灰分含量、pH及孔隙结构,热解时长对生物炭性质的影响存在差异性。甘蔗渣生物炭对温度的敏感性高于树叶生物炭。相同热解条件下,树叶生物炭pH及灰分含量均高于甘蔗渣生物炭,比表面积和孔容远小于甘蔗渣生物炭。随着热解温度的升高,树叶和甘蔗渣生物炭灰分含量、pH、比表面积和总孔容显著升高,微孔结构发育更完善。随着热解时间的增长,生物炭的比表面积和孔容增大,微孔结构增多。但在600℃下热解4h时,两种生物炭的比表面积和孔容都降低,可能因为高温下过长时间的热解导致生物炭发生烧结现象。此外,生物炭的pH与灰分含量呈正相关关系。（2）生...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１印第安黑土（ａ）和相邻氧化土（ｂ）剖面??学者们研究发现生物炭具有高度芳香化、难降解、富碳等特性，属于黑炭范??
同样主要取决于生物质原料和热解温度。Ｌｉｕ等Ｗ发现在相同类型生物炭密度不同，水稻秸杆生物炭的密度为０．１３?ｇ／ｃｍ３，竹外，随着温度的提高，热解过程中产生孔隙导致密度下降。Ｇｕ热解温度由４００°Ｃ升高至８００°Ｃ，生物炭的密度下降了?１２％。然Ｃ时，生物炭的密度反而由于烧结增大。??结构特征??炭结构与生物质原料密切相关，往往会保留原始的微观形貌主要去除了挥发性化合物，而生物质的微观结构在很大程度上，随着热解温度的升高，生物质原料脱水、脱氧、含氧官能团芳香碳等过程增强，极性降低。芳香度増强，生物炭的疏水特，从而影响生物炭的吸附性能和持水性。??生物炭是一种非石墨碳，但通常被看作高度芳香化并含有随机如图１．２所示在较低温度下（＜４００°Ｃ）制备的生物炭结构４００°Ｃ??＇
１．４立题依据??１．４．１城市垃圾生物炭??随着我国城市化进程的推进，“垃圾围城”现象逐渐暴露出来｜４８４９１，图１．３即??为被垃圾填埋场包围的北京城，其中黄色标签为垃圾填埋场。针对城市垃圾，目??前主要的处理方式为填埋和焚烧《中国统计年鉴２０１６》（图１．４），虽然取得了一定??的成效，但土地资源占用、环境污染、二次污染风险等问题亟需解决｜５（）｜。??图１Ｊ垃圾围城??我国每年产生的垃圾近１０亿吨（中国城市环境丨丨生协会，２０１６），其中４３．１％??为植物类垃圾｜５１１，这些都是潜在的生物炭原料来源。如城市中的景观落叶、园林??废木、食品加工残渣（如甘蔗渣等），主要成分为纤维素、半纤维素、木质素及??各种矿物元素，且产量巨大｜５２—５４１，便于收集，是很好的生物炭原料。且城市垃圾??生物炭的制备具有操作简单、处理量大、附有经济效益、污染小等特点
【参考文献】：
期刊论文
[1]控制厚度条件下土体干缩开裂的界面摩擦效应[J]. 曾浩,唐朝生,刘昌黎,林銮,王东伟,施斌. 岩土工程学报. 2019(03)
[2]花生壳生物炭对潮土和红壤理化性质和温室气体排放的影响[J]. 方明,任天志,赖欣,王知文,宋婷婷,李洁,张贵龙. 农业环境科学学报. 2018(06)
[3]城市规划中的垃圾处置因素考量[J]. 江婷钰. 再生资源与循环经济. 2018(04)
[4]生物炭对土体物理化学性质影响的研究进展[J]. 李金文,顾凯,唐朝生,王宏胜,施斌. 浙江大学学报(工学版). 2018(01)
[5]土体干缩裂隙的形成发育过程及机理[J]. 唐朝生,施斌,崔玉军. 岩土工程学报. 2018(08)
[6]甘蔗渣木质素的结构及其对纤维素酶解的影响[J]. 崔兴凯,陈可,赵雪冰,刘德华. 过程工程学报. 2017(05)
[7]甘蔗叶与甘蔗渣用于饲料的开发利用[J]. 罗启荣. 农业与技术. 2017(12)
[8]花生壳生物炭对水中重金属Cr6+、Cu2+的吸附研究[J]. 刘延湘,黄彪,张丽. 科学技术与工程. 2017(13)
[9]甘蔗渣基生物质炭对热带砖红壤理化性质的影响[J]. 邢巧,陈嘉川,葛成军,吴晓晨,李昉泽,岳林,俞花美. 热带作物学报. 2016(11)
[10]我国城市垃圾围城现状、成因与对策[J]. 罗媛. 经济研究导刊. 2016(29)
博士论文
[1]芦竹生物炭对农业土壤环境的影响[D]. 郑浩.中国海洋大学 2013
[2]杨树木材木质素含量快速评价及漆酶活化木质素制备纤维板的研究[D]. 周冠武.中国林业科学研究院 2011
[3]基于组分的生物质热裂解机理研究[D]. 刘倩.浙江大学 2009
硕士论文
[1]甘蔗渣生物吸附剂的改性制备及其对水体重金属的吸附行为研究[D]. 王苏女.华南理工大学 2018
[2]花生壳生物炭改良酸性土壤的效应及其对脐橙苗生长的影响[D]. 张祥.华中农业大学 2014
[3]生物炭改良土壤物理性质的初步研究[D]. 张峥嵘.浙江大学 2014
[4]生物炭对不同质地土壤结构及水力特征参数影响试验研究[D]. 田丹.内蒙古农业大学 2013
[5]生物炭对Pb、Cd污染土壤的修复试验研究[D]. 朱庆祥.重庆大学 2011
本文编号：3359954
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１印第安黑土（ａ）和相邻氧化土（ｂ）剖面??学者们研究发现生物炭具有高度芳香化、难降解、富碳等特性，属于黑炭范??
同样主要取决于生物质原料和热解温度。Ｌｉｕ等Ｗ发现在相同类型生物炭密度不同，水稻秸杆生物炭的密度为０．１３?ｇ／ｃｍ３，竹外，随着温度的提高，热解过程中产生孔隙导致密度下降。Ｇｕ热解温度由４００°Ｃ升高至８００°Ｃ，生物炭的密度下降了?１２％。然Ｃ时，生物炭的密度反而由于烧结增大。??结构特征??炭结构与生物质原料密切相关，往往会保留原始的微观形貌主要去除了挥发性化合物，而生物质的微观结构在很大程度上，随着热解温度的升高，生物质原料脱水、脱氧、含氧官能团芳香碳等过程增强，极性降低。芳香度増强，生物炭的疏水特，从而影响生物炭的吸附性能和持水性。??生物炭是一种非石墨碳，但通常被看作高度芳香化并含有随机如图１．２所示在较低温度下（＜４００°Ｃ）制备的生物炭结构４００°Ｃ??＇
１．４立题依据??１．４．１城市垃圾生物炭??随着我国城市化进程的推进，“垃圾围城”现象逐渐暴露出来｜４８４９１，图１．３即??为被垃圾填埋场包围的北京城，其中黄色标签为垃圾填埋场。针对城市垃圾，目??前主要的处理方式为填埋和焚烧《中国统计年鉴２０１６》（图１．４），虽然取得了一定??的成效，但土地资源占用、环境污染、二次污染风险等问题亟需解决｜５（）｜。??图１Ｊ垃圾围城??我国每年产生的垃圾近１０亿吨（中国城市环境丨丨生协会，２０１６），其中４３．１％??为植物类垃圾｜５１１，这些都是潜在的生物炭原料来源。如城市中的景观落叶、园林??废木、食品加工残渣（如甘蔗渣等），主要成分为纤维素、半纤维素、木质素及??各种矿物元素，且产量巨大｜５２—５４１，便于收集，是很好的生物炭原料。且城市垃圾??生物炭的制备具有操作简单、处理量大、附有经济效益、污染小等特点
【参考文献】：
期刊论文
[1]控制厚度条件下土体干缩开裂的界面摩擦效应[J]. 曾浩,唐朝生,刘昌黎,林銮,王东伟,施斌. 岩土工程学报. 2019(03)
[2]花生壳生物炭对潮土和红壤理化性质和温室气体排放的影响[J]. 方明,任天志,赖欣,王知文,宋婷婷,李洁,张贵龙. 农业环境科学学报. 2018(06)
[3]城市规划中的垃圾处置因素考量[J]. 江婷钰. 再生资源与循环经济. 2018(04)
[4]生物炭对土体物理化学性质影响的研究进展[J]. 李金文,顾凯,唐朝生,王宏胜,施斌. 浙江大学学报(工学版). 2018(01)
[5]土体干缩裂隙的形成发育过程及机理[J]. 唐朝生,施斌,崔玉军. 岩土工程学报. 2018(08)
[6]甘蔗渣木质素的结构及其对纤维素酶解的影响[J]. 崔兴凯,陈可,赵雪冰,刘德华. 过程工程学报. 2017(05)
[7]甘蔗叶与甘蔗渣用于饲料的开发利用[J]. 罗启荣. 农业与技术. 2017(12)
[8]花生壳生物炭对水中重金属Cr6+、Cu2+的吸附研究[J]. 刘延湘,黄彪,张丽. 科学技术与工程. 2017(13)
[9]甘蔗渣基生物质炭对热带砖红壤理化性质的影响[J]. 邢巧,陈嘉川,葛成军,吴晓晨,李昉泽,岳林,俞花美. 热带作物学报. 2016(11)
[10]我国城市垃圾围城现状、成因与对策[J]. 罗媛. 经济研究导刊. 2016(29)
博士论文
[1]芦竹生物炭对农业土壤环境的影响[D]. 郑浩.中国海洋大学 2013
[2]杨树木材木质素含量快速评价及漆酶活化木质素制备纤维板的研究[D]. 周冠武.中国林业科学研究院 2011
[3]基于组分的生物质热裂解机理研究[D]. 刘倩.浙江大学 2009
硕士论文
[1]甘蔗渣生物吸附剂的改性制备及其对水体重金属的吸附行为研究[D]. 王苏女.华南理工大学 2018
[2]花生壳生物炭改良酸性土壤的效应及其对脐橙苗生长的影响[D]. 张祥.华中农业大学 2014
[3]生物炭改良土壤物理性质的初步研究[D]. 张峥嵘.浙江大学 2014
[4]生物炭对不同质地土壤结构及水力特征参数影响试验研究[D]. 田丹.内蒙古农业大学 2013
[5]生物炭对Pb、Cd污染土壤的修复试验研究[D]. 朱庆祥.重庆大学 2011
本文编号：3359954
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