生物炭/蒙脱土复合材料的结构与性能控制及生产工艺设计

发布时间：2023-04-16 17:26

　　近年来,通过生物质(如木质纤维素)的催化热裂解反应制备生物炭/粘土复合材料是科研人员开发利用可再生资源的主要途径之一。然而,由于生物质本身复杂的组成,导致其炭化效率低下,能耗较大,产品得率较低。蒙脱土(MMT)作为一种多化学特性的粘土矿物,可以催化转化生物质在较低温度下充分炭化并生成多孔结构的碳复合材料。此外,生物质炭具有高度稳定性和较强的养分吸附持留特性,结合蒙脱土的吸附特性,可以用来制备缓释肥。因此,本文采用竹粉作为生物质原料,按一定比例与蒙脱土混合,进行低温热解实验,制备生物炭/蒙脱土复合材料(BMCs),研究低温热解条件(300-500℃)下温度对材料的结构、炭化程度、重量产率的影响。所得样品采用X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FT-IR)、微分热重分析(DTG)、扫描电镜(SEM)、N2等温吸附脱附(BET)、元素分析等技术进行表征,分析产物的结构性能。并采用TFC-203型智能土肥养分综合测试仪探究BMC对氮、磷、钾三种肥料的缓释性能。实验结果表明:(1)层间距d001随着温度的升高而减小,证明层间水失去;300℃下制备的BMC在1608cm^-1

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 生物炭的性质和制备
        1.1.1 生物炭的性质
        1.1.2 生物炭的制备
    1.2 生物炭的应用
        1.2.1 生物炭在农业上的应用
        1.2.2 生物炭在环境上的应用
        1.2.3 生物炭在能源上的应用
    1.3 蒙脱土的结构和理化性质
        1.3.1 蒙脱土的结构
        1.3.2 蒙脱土的理化性质
    1.4 生物炭复合材料的研究进展
        1.4.1 生物炭复合材料的国内研究进展
        1.4.2 生物炭复合材料的国外研究进展
    1.5 课题研究目的和内容
第二章 实验部分
    2.1 实验仪器和药品
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验药品
    2.2 材料的表征手段
        2.2.1 傅立叶转换红外线光谱(FT-IR)
        2.2.2 X射线粉末衍射(XRD)
        2.2.3 微分热重分析(DTG)
        2.2.4 扫描电境(SEM)
        2.2.5 N₂等温吸附脱附(BET)
    2.3 产率及pH值的测定
    2.4 吸附性能的测定
    2.5 缓释性能的测定
第三章 竹质生物炭/蒙脱土复合材料
    3.1 生物炭/蒙脱土复合材料的制备及表征
        3.1.1 生物炭/蒙脱土复合材料的制备
        3.1.2 生物炭/蒙脱土复合材料的表征
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 蒙脱土催化生物炭低温炭化
        3.2.2 温度对生物炭/蒙脱土复合材料产率及结构的影响
        3.2.3 生物炭的元素分析
        3.2.4 生物炭/蒙脱土复合材料的SEM分析
        3.2.5 生物炭/蒙脱土复合材料的DTG分析
        3.2.6 生物炭/蒙脱土复合材料的N₂等温吸附-脱附分析
    3.3 本章小结
第四章 竹质生物炭/蒙脱土复合材料用于缓释肥的性能研究
    4.1 复合缓释肥的制备
        4.1.1 浸渍法
        4.1.2 掺混法
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 浸渍法制备的复合缓释肥料
        4.2.2 掺混法制备的复合缓释肥料
        4.2.3 吸附曲线拟合和吸附机理研究
        4.2.4 温度对缓释能力的影响
        4.2.5 原料配比对缓释能力的影响
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文情况



本文编号：3791547