生物工程论文精选范文：生物炭的理化性质及其在作物生产上的应用.doc 全文

  本文关键词：生物炭的理化性质及其在作物生产上的应用，由笔耕文化传播整理发布。

网友小博士近日为您收集整理了关于生物工程论文精选范文：生物炭的理化性质及其在作物生产上的应用的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：生物工程论文精选范文:生物炭的理化性质及其在作物生产上的应用第一章生物炭研究概述1.1生物炭的定义与性质目前为止,生物炭还没有十分确切的定义。一般认为,论文范文生物炭是生物质在供氧不足条件下发生不完全燃烧热裂解后所形成的产物(AntalandGronli,2003)。生物炭与黑碳同属于高温热解而产生的富含碳质且性质稳定的物质,在理化性质与生物学特性等方面具有相似性,但一般认为黑碳blackcarbon)是由生物质或化石燃料等经不完全燃烧或高温分解所产生的一种非纯净碳颗粒物质张旭东等,2003),这其中包括如煤炭、焦炭、化石燃料烟炱、石墨碳、火成碳等,DurenLkametal,2010;Downieetaletal,2011)黑碳的范畴更广。另外在炭材料的用途上也有所不同,黑碳主要用于工业、能源etal领域,而生物炭更多的被应用于农业土壤、气候变化、环境生态等领域。但是,黑碳无论从理化性质还是生物学特性等方面又与生物炭存在很多相似之处。因此,生物炭广义上也属于“黑碳”的一种。国外相关研究中将生物炭称之为“biochar”al,2006),通常指由木材、农作物废弃物、植物落叶等生物质或其它生物质废弃物在缺氧和温度低于700℃al,2006;Demirbas,2004)。日常生活与工业用途中常见的生物炭包括秸秆炭、木炭、玉米芯炭、竹炭等。由于研究年代不同,所使用的炭名称不尽一致,为便于评述,本文以下将有关研究中所涉及的符合生物炭范畴的不同命名的炭统称为生物炭)。1.1.2生物炭的性质生物炭主要由芳香烃和单质碳或具有石墨结构的碳组成,一般含有60%以上的C元素,其它元素主要有H、O、N、S等Goldberg,1985)。SchmidtandNoaek2000)研究认为,生物炭的元素组成与制炭时的最终炭化温度密切相关,具体体现为随最终炭化温度的升高,所形成的生物炭含碳量增加、氢和氧降低、灰分含量亦有所增加。生物炭的元素组成与制备原材料和生产工艺过程中的温度条件控制等有关。生物炭可溶性极低,溶沸点极高,al,2003;Robertetal,2004),亦具有脂肪族链状结构SehzllidtandNoaek,2000)。Titiricietal2007)研究认为羧基、酚羟基、羟基、脂族双键以及具有芳香性是生物炭的典型结构特征。生物炭内部碳结构组成形式,可能与生物质细胞结构中碳的特征、炭化条件及炭化过程有关Sohietal,2009)。生物炭主要含有芳香族、脂肪族等化合物以及羧基、羰基、苯环等主要官能团Liangetal,2006;chengetal,2008)。生物炭在炭化以后,大多保留了原有生物质的良好孔隙结构,具有较大的孔隙度和比表面积Gerardetal,2004)。这些基本性质使生物炭具备了吸附力、抗氧化能力强等特性。高度的芳香化结构和疏水性的脂族碳使生物炭施入土壤以后,可以长时间保持稳定而不易在短时间内分解Schmidtetal,2000)。1.2生物炭在土壤环境系统中的来源及稳定性1.2.1生物炭在土壤环境系统中的来源生物炭是科学家近年提出并广泛使用的学术用语,但它的制造、发现与使用却可以追溯到19世纪。当时生活在亚马逊河流域的人们发现了一种特殊的“黑土壤”(TerraPreta)并开始在农业上使用。这种黑土壤土质肥沃,具有极强的恢复贫瘠土壤肥力的特性,当地人称其为“印第安人黑土壤”Tenenbaum,2009;Harder,2006;Marris,2006)。现代科学研究表明,这种黑土壤是2500年甚至6000年以前由生活在亚马逊河流域的先民们制造而成的。一般认为,他们的制造原料包括动物粪便、骨骼和植物废弃物等。但最重要的来源是森林大火或火耕Bondetal,2004),古老的“刀耕火种”式农田开垦或其它原始耕种方式也遗留下来一部分木炭等生物炭。这些生物炭使土壤呈现黑色并随着时间的推移而逐渐累积,使亚马逊河区域土壤成为“沃土”,显著提升了土壤生产能力。Renner2007)研究发现,千百年来亚马逊地区原住居民所制造的这种黑土壤,其生物炭含量是周围土壤的70倍,且远高于其它区域。Steineretal2007)研究认为亚马逊河流域地区的黑土壤肥力维持了数千年是因为土壤中富含碳元素,而这些碳元素主要由长期累积的生物炭所贡献。这些存在于土壤中的大量生物炭对土壤构成、迁移与性质转化,以至于提升土壤生产性能、提高作物产量等都起到了重要作用。第二章生物炭基本理化性质的研究生物炭尚没有明确的定义,通常指由木材、农作物废弃物、植物落叶等生物质或其它生物质废弃物在缺氧和温度低于700℃al,2006;Demirbas,2004),也被认为是黑碳的一种。生物炭涵盖范围广泛,具有原材料来源广泛、生产制备技术多样、用途广泛等特点。目前有关于生物炭理化性质方面已有大量相关研究报导,但多集中于实验室少量、特定控制条件下的生物炭研究。而有关采用简易、可大规模推广、实际生产应用条件下的生物炭基础性质研究还相对较少。由于生物炭原材料的来源时间、地点、分子结构以及制备技术过程等差异性,都会直接影响到生物炭的理化性质。因此,关于生物炭的理化性质不能一概而论,对特定生产技术条件下,特定原材料来源的生物炭要进行相关专门基础性质研究,以便为该生物炭的进一步应用提供借鉴与参考。本文主要以东北地区广泛存在的主要农作物废弃物玉米秸秆、花生壳、玉米芯、稻秆)为制备原材料,利用专利炭化炉陈温福,2007),采用亚高温缺氧干馏技术生产制备生物炭作为试验材料。以生物炭微观结构与表面特征、特性为切入点,研究生物炭所具有的基本性能与特征、特性,侧重于研究与生物炭应用相关联的基础理化性质。研究包括生物炭微观结构形貌特征,生物炭孔容、孔径表征,生物炭主要元素组成、基本化学性质、吸附性能等理化性质,明确生物炭的构-效关系及其本身所具有的功能与属性。以实现该生产技术条件下生物炭生产、科学理论与实际应用的紧密结合,为生物炭进一步开发应用提供基础依据。第三章生物炭对不同作物生长发育的影响....................44-653.1材料与方法....................44-473.1.1试验材料与试验设计....................44-463.1.2测定内容与方法....................46-473.2结果与分析....................47-633.5小结....................63-65第四章生物炭对土壤理化性质的影响....................65-754.1材料与方法....................65-664.1.1试验材料与试验设计....................654.1.2测定内容与方法....................65-664.2结果与分析....

12>

  本文关键词：生物炭的理化性质及其在作物生产上的应用，由笔耕文化传播整理发布。