热解过程中生物炭形成机制及吸水特性研究
发布时间：2022-12-11 20:25
生物炭因可用于解决农业、环境和能源等人类面临的生态安全及可持续发展问题,引起国内外学者的广泛关注。生物炭所具有的多孔结构、较强的吸附能力、抗氧化能力和抗生物分解能力等特性,决定了其应用方向及价值,而生物炭的理化特性受热解条件和原材料共同影响。目前,有关农作物生物炭理化特性的研究相对较少且不全面。吸水特性一方面可表征生物炭的理化特性,另一方面又能反映其在土壤中的应用特性。虽然生物炭吸水特性及对土壤水分特性的影响已有初步研究,但生物炭吸水特性影响因素及机制还不明确。因此,对生物炭理化特性及吸水特性进行深入系统研究对其生产及利用具有更好的指导作用和参考依据。鉴于此,本文在国家自然科学基金面上项目“生物炭与土壤混合体系中重金属运移与固定机制研究”的资助下,研究了热解温度和生物质原材料对生物炭理化特性的影响及作用机制,并通过聚类分析方法探究了生物炭理化特性的差异,在此基础上,系统深入研究生物炭平衡含水量变化规律和吸水过程作用机理,最后探索了生物炭对土壤理化特性及吸水特性的影响效果。首先,采用管式炉固定床与红外分析仪等结合研究了热解过程中稻壳炭和麦秆炭理化特性的演变机理,系统分析了热解温度对稻壳炭...
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 生物炭的制备及影响因素
1.3 生物炭特性
1.4 生物炭利用的研究现状
1.5 本文研究目的及主要内容
2 热解过程中生物炭化学结构演变机制
2.1 引言
2.2 实验方法
2.3 热解温度对生物炭的化学特性的影响
2.4 热解过程中生物炭官能团结构演变机制
2.5 原材料对生物炭的化学特性的影响
2.6 生物炭化学特性影响因素作用机制
2.7 本章小结
3 热解过程中生物炭物理结构演变机制
3.1 引言
3.2 实验方法
3.3 热解温度对生物炭物理结构的影响
3.4 原材料对生物炭物理结构的影响
3.5 生物炭物理特性影响因素作用机制
3.6 生物炭理化特性聚类分析
3.7 本章小结
4 生物炭平衡含水量影响因素研究
4.1 引言
4.2 实验样品与方法
4.3 生物炭平衡含水量变化规律
4.4 生物炭平衡含水量模型分析
4.5 生物炭平衡含水量响应面分析
4.6 生物炭理化特性对其平衡含水量影响机制
4.7 生物炭平衡含水量影响因素敏感性分析
4.8 本章小结
5 生物炭的吸水特性及作用机理研究
5.1 引言
5.2 实验样品与方法
5.3 生物炭吸水过程特性
5.4 生物炭吸水动力学分析
5.5 生物炭吸水过程作用机理
5.6 本章小结
6 生物炭对土壤水分及可溶性物质影响研究
6.1 引言
6.2 实验样品与方法
6.3 生物炭对土壤结构特性的影响
6.4 生物炭对土壤水分特性的影响规律
6.5 含炭土样理化特性对其含水量的作用机制
6.6 生物炭对土壤可溶性物质迁移特性的影响
6.7 本章小结
7 全文总结及展望
7.1 全文总结
7.2 本文创新与特色
7.3 建议及展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的主要论文
附录2 攻读博士期间参与的课题研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同生物炭施加量的土壤水分入渗及其分布特性[J]. 王艳阳,魏永霞,孙继鹏,张雨凤. 农业工程学报. 2016(08)
[2]生物炭对沙质土水分蒸发和导水率的影响（英文）[J]. ZHANG Jun,CHEN Qun,YOU Changfu. Pedosphere. 2016(02)
[3]生物质直燃系统的能耗分析和温室气体排放[J]. 陈德民,柳锋,杨晴,韩菲,林贵英,陈汉平. 太阳能学报. 2016(03)
[4]生物质热解过程中碱及碱土金属迁徙规律研究[J]. 杜胜磊,杨海平,钱柯贞,姚丁丁,王贤华,陈汉平. 中国电机工程学报. 2013(26)
[5]农作物秸秆热解多联产技术的应用[J]. 刘标,陈应泉,何涛,杨海平,王贤华,陈汉平. 农业工程学报. 2013(16)
[6]Application of activated carbon derived from scrap tires for adsorption of Rhodamine B[J]. Li Li 1 , Shuangxi Liu 1, Tan Zhu 2 1. Institute of New Catalytic Materials Science, College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China. 2. College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300071, China. Journal of Environmental Sciences. 2010(08)
[7]热解过程中玉米秆颗粒孔隙结构的演化[J]. 付鹏,孙路石,胡松,向军,杨涛,陈巧巧,张军营. 中国电机工程学报. 2008(35)
博士论文
[1]生物炭在黄土高原典型土壤中的改良作用[D]. 刘祥宏.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2013
[2]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
本文编号：3719443
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 生物炭的制备及影响因素
1.3 生物炭特性
1.4 生物炭利用的研究现状
1.5 本文研究目的及主要内容
2 热解过程中生物炭化学结构演变机制
2.1 引言
2.2 实验方法
2.3 热解温度对生物炭的化学特性的影响
2.4 热解过程中生物炭官能团结构演变机制
2.5 原材料对生物炭的化学特性的影响
2.6 生物炭化学特性影响因素作用机制
2.7 本章小结
3 热解过程中生物炭物理结构演变机制
3.1 引言
3.2 实验方法
3.3 热解温度对生物炭物理结构的影响
3.4 原材料对生物炭物理结构的影响
3.5 生物炭物理特性影响因素作用机制
3.6 生物炭理化特性聚类分析
3.7 本章小结
4 生物炭平衡含水量影响因素研究
4.1 引言
4.2 实验样品与方法
4.3 生物炭平衡含水量变化规律
4.4 生物炭平衡含水量模型分析
4.5 生物炭平衡含水量响应面分析
4.6 生物炭理化特性对其平衡含水量影响机制
4.7 生物炭平衡含水量影响因素敏感性分析
4.8 本章小结
5 生物炭的吸水特性及作用机理研究
5.1 引言
5.2 实验样品与方法
5.3 生物炭吸水过程特性
5.4 生物炭吸水动力学分析
5.5 生物炭吸水过程作用机理
5.6 本章小结
6 生物炭对土壤水分及可溶性物质影响研究
6.1 引言
6.2 实验样品与方法
6.3 生物炭对土壤结构特性的影响
6.4 生物炭对土壤水分特性的影响规律
6.5 含炭土样理化特性对其含水量的作用机制
6.6 生物炭对土壤可溶性物质迁移特性的影响
6.7 本章小结
7 全文总结及展望
7.1 全文总结
7.2 本文创新与特色
7.3 建议及展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的主要论文
附录2 攻读博士期间参与的课题研究
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同生物炭施加量的土壤水分入渗及其分布特性[J]. 王艳阳,魏永霞,孙继鹏,张雨凤. 农业工程学报. 2016(08)
[2]生物炭对沙质土水分蒸发和导水率的影响（英文）[J]. ZHANG Jun,CHEN Qun,YOU Changfu. Pedosphere. 2016(02)
[3]生物质直燃系统的能耗分析和温室气体排放[J]. 陈德民,柳锋,杨晴,韩菲,林贵英,陈汉平. 太阳能学报. 2016(03)
[4]生物质热解过程中碱及碱土金属迁徙规律研究[J]. 杜胜磊,杨海平,钱柯贞,姚丁丁,王贤华,陈汉平. 中国电机工程学报. 2013(26)
[5]农作物秸秆热解多联产技术的应用[J]. 刘标,陈应泉,何涛,杨海平,王贤华,陈汉平. 农业工程学报. 2013(16)
[6]Application of activated carbon derived from scrap tires for adsorption of Rhodamine B[J]. Li Li 1 , Shuangxi Liu 1, Tan Zhu 2 1. Institute of New Catalytic Materials Science, College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China. 2. College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300071, China. Journal of Environmental Sciences. 2010(08)
[7]热解过程中玉米秆颗粒孔隙结构的演化[J]. 付鹏,孙路石,胡松,向军,杨涛,陈巧巧,张军营. 中国电机工程学报. 2008(35)
博士论文
[1]生物炭在黄土高原典型土壤中的改良作用[D]. 刘祥宏.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2013
[2]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
本文编号：3719443
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