城市园林废弃物生物质炭性质及其应用潜力
发布时间：2022-01-16 19:17
【目的】以城市园林废弃物树皮、树枝、树叶和残草为研究对象,采用生物质热解炭化工艺制备生物质炭,分析评价生物质炭的理化性质及用于改善土壤和环境的潜力,为园林废弃物炭化处理及其产物的循环利用提供依据。【方法】运用C、H、O等元素分析和物理分析,Pb、Cd、Cu、Zn等重金属元素含量分析,表面形貌分析及可溶性组分气质联用（GC/MS）分析等方法,表征生物质炭的有机物质组成、颗粒吸附特性、活性有机质丰度以及环境风险物质的存在等。【结果】4种园林废弃物生物质炭的有机碳含量介于46.8%～76.1%之间,树枝类高于草本类20%以上,且热值高达30 MJ·kg-1;残草和树叶生物质炭N、P、K等养分含量高于树皮和树枝,且孔隙度和比表面积较高; 4种园林废弃物生物质炭水溶性有机碳含量介于2.86～31.20 g·kg-1之间,检测出177种化合物,主要是有机酸,其次是醇类和糖类等。园林废弃物生物质炭的重金属元素含量尽管满足直接农用,但均符合非农地土壤限值。【结论】城市园林废弃物生物质炭有机质丰富,物理结构良好,活性有机组分和养分含量高,环境风险极低,资源化利...
【文章来源】：林业科学. 2020,56(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
园林废弃物生物质炭扫描电镜图像
根据IUPAC的划分方法，N2吸附等温线分为6种类型。由图3可知，树皮炭、树枝炭和树叶炭的N2吸附-脱附等温线均符合Ⅲ型等温线，3种生物质炭在低压区吸附量少，且不出现B点(拐点)，吸附剂与吸附质之间的作用力相当弱，相对压力越高，吸附量越多，表现出有孔充填。不过，树皮炭和树枝炭仅在相对压力较高时，脱附和吸附曲线存在微小的滞后，说明二者只含有一定量的介孔和大孔，而二者的曲线存在明显的滞后和拖尾现象，其滞后环皆为H1型，H1型滞后环表征为均匀孔模型，介孔排列有序，由此说明这2种生物质炭存在排列均匀且形状大致相同的孔隙。同树皮炭和树枝炭滞后趋势大致相同，树叶炭也具有一定量的介孔和少量的大孔，但其滞后环与以上二者不同，其滞后环为H2型，H2型滞后环一般是由多孔吸附质或均匀粒子堆积孔形成，这说明树叶炭具有均匀排列，形状为体特宽而颈窄短的孔隙。而残草炭的N2吸附-脱附等温线属V型曲线，在气压接近于1时呈显著上升趋势，中压部分滞后圈较大，有H3型的回滞环，H3型回滞环表征为片状粒子堆积形成的狭细缝，由此残草炭孔隙形状为窄缝型孔道，且仅有一定量的中孔和大孔。2.3生物质炭有机碳组成分析
4种园林废弃物生物质炭的基本理化性质见表4。园林废弃物生物质炭均为碱性，残草炭和树叶炭的p H(H2O)分别为10.0和9.1，树皮炭和树枝炭的p H(H2O)较低，分别为7.6和7.5。相应地，电导率(EC)依次为残草炭>树叶炭>树枝炭>树皮炭。生物质炭阳离子交换量(CEC)以残草炭和树叶炭较高(20 cmol·kg-1以上)，而树皮炭和树枝炭在10 cmol·kg-1水平。生物质炭的全氮、全磷和全钾含量依次为残草炭>树叶炭>树枝炭>树皮炭，残草炭氮、磷和钾全量含量显著高于其他来源生物质炭。4种园林废弃物生物质炭的重金属元素含量见表5。树叶炭重金属元素含量较高，残草炭次之，但残草炭Cd含量显著高于其他生物质炭。树皮炭和树枝炭的Zn、Cu、Cd、Pb、Fe、Mg含量均显著低于残草炭和树叶炭。生物质炭Mn含量变化较大，树皮炭Mn含量最高，而树枝炭最低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于生物质裂解活性有机物的有机-无机水溶肥对空心菜产量、品质及养分的影响[J]. 王盼,郑庭茜,卞荣军,李恋卿,潘根兴. 土壤通报. 2018(06)
[2]核磁冻融微孔度技术应用于测定生物质炭及土壤团聚体纳米孔隙[J]. 马冲,冯潇,丁元君,张旭辉,程琨,潘根兴. 土壤通报. 2018(03)
[3]从废弃物处理到生物质制造业:基于热裂解的生物质科技与工程[J]. 潘根兴,卞荣军,程琨. 科技导报. 2017(23)
[4]生物质炭热解炭化条件及其性质的文献分析[J]. 邱良祝,朱脩玥,马彪,李恋卿,潘根兴. 植物营养与肥料学报. 2017(06)
[5]生物质炭浸提液对大蒜生长品质及土壤的影响[J]. 卓亚鲁,李磊,郑金伟,刘晓雨,李恋卿,潘根兴. 水土保持通报. 2017(05)
[6]论城市园林绿化废弃物循环利用的法律规制[J]. 刘宏钊,陈德敏. 中国园林. 2015(10)
[7]杭州西湖景区园林绿化废弃物资源调研[J]. 洪霞,张璐. 现代园艺. 2015(05)
[8]园林绿化废弃物资源化再利用探讨[J]. 周晓丽,蒋明,臧廷亮,曹蕾,丁万文,袭梅,曾雷. 江苏林业科技. 2015(01)
[9]秸秆和生物质炭对苹果园土壤容重、阳离子交换量和氮素利用的影响[J]. 葛顺峰,彭玲,任饴华,姜远茂. 中国农业科学. 2014(02)
[10]京郊园林绿化废弃物数量测量与地区分布研究[J]. 马龙波,张大红,赵天忠. 中国农学通报. 2012(31)
博士论文
[1]微波改性活性炭及其脱硫特性研究[D]. 蒋文举.四川大学 2003
硕士论文
[1]生物质炭化下原料与产物性质的关系及规模化生产系统的评价[D]. 马彪.南京农业大学 2017
[2]生物质炭浸提液成分分析及其蔬菜喷施应用研究[D]. 娄颖梅.南京农业大学 2015
本文编号：3593269
【文章来源】：林业科学. 2020,56(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
园林废弃物生物质炭扫描电镜图像
根据IUPAC的划分方法，N2吸附等温线分为6种类型。由图3可知，树皮炭、树枝炭和树叶炭的N2吸附-脱附等温线均符合Ⅲ型等温线，3种生物质炭在低压区吸附量少，且不出现B点(拐点)，吸附剂与吸附质之间的作用力相当弱，相对压力越高，吸附量越多，表现出有孔充填。不过，树皮炭和树枝炭仅在相对压力较高时，脱附和吸附曲线存在微小的滞后，说明二者只含有一定量的介孔和大孔，而二者的曲线存在明显的滞后和拖尾现象，其滞后环皆为H1型，H1型滞后环表征为均匀孔模型，介孔排列有序，由此说明这2种生物质炭存在排列均匀且形状大致相同的孔隙。同树皮炭和树枝炭滞后趋势大致相同，树叶炭也具有一定量的介孔和少量的大孔，但其滞后环与以上二者不同，其滞后环为H2型，H2型滞后环一般是由多孔吸附质或均匀粒子堆积孔形成，这说明树叶炭具有均匀排列，形状为体特宽而颈窄短的孔隙。而残草炭的N2吸附-脱附等温线属V型曲线，在气压接近于1时呈显著上升趋势，中压部分滞后圈较大，有H3型的回滞环，H3型回滞环表征为片状粒子堆积形成的狭细缝，由此残草炭孔隙形状为窄缝型孔道，且仅有一定量的中孔和大孔。2.3生物质炭有机碳组成分析
4种园林废弃物生物质炭的基本理化性质见表4。园林废弃物生物质炭均为碱性，残草炭和树叶炭的p H(H2O)分别为10.0和9.1，树皮炭和树枝炭的p H(H2O)较低，分别为7.6和7.5。相应地，电导率(EC)依次为残草炭>树叶炭>树枝炭>树皮炭。生物质炭阳离子交换量(CEC)以残草炭和树叶炭较高(20 cmol·kg-1以上)，而树皮炭和树枝炭在10 cmol·kg-1水平。生物质炭的全氮、全磷和全钾含量依次为残草炭>树叶炭>树枝炭>树皮炭，残草炭氮、磷和钾全量含量显著高于其他来源生物质炭。4种园林废弃物生物质炭的重金属元素含量见表5。树叶炭重金属元素含量较高，残草炭次之，但残草炭Cd含量显著高于其他生物质炭。树皮炭和树枝炭的Zn、Cu、Cd、Pb、Fe、Mg含量均显著低于残草炭和树叶炭。生物质炭Mn含量变化较大，树皮炭Mn含量最高，而树枝炭最低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于生物质裂解活性有机物的有机-无机水溶肥对空心菜产量、品质及养分的影响[J]. 王盼,郑庭茜,卞荣军,李恋卿,潘根兴. 土壤通报. 2018(06)
[2]核磁冻融微孔度技术应用于测定生物质炭及土壤团聚体纳米孔隙[J]. 马冲,冯潇,丁元君,张旭辉,程琨,潘根兴. 土壤通报. 2018(03)
[3]从废弃物处理到生物质制造业:基于热裂解的生物质科技与工程[J]. 潘根兴,卞荣军,程琨. 科技导报. 2017(23)
[4]生物质炭热解炭化条件及其性质的文献分析[J]. 邱良祝,朱脩玥,马彪,李恋卿,潘根兴. 植物营养与肥料学报. 2017(06)
[5]生物质炭浸提液对大蒜生长品质及土壤的影响[J]. 卓亚鲁,李磊,郑金伟,刘晓雨,李恋卿,潘根兴. 水土保持通报. 2017(05)
[6]论城市园林绿化废弃物循环利用的法律规制[J]. 刘宏钊,陈德敏. 中国园林. 2015(10)
[7]杭州西湖景区园林绿化废弃物资源调研[J]. 洪霞,张璐. 现代园艺. 2015(05)
[8]园林绿化废弃物资源化再利用探讨[J]. 周晓丽,蒋明,臧廷亮,曹蕾,丁万文,袭梅,曾雷. 江苏林业科技. 2015(01)
[9]秸秆和生物质炭对苹果园土壤容重、阳离子交换量和氮素利用的影响[J]. 葛顺峰,彭玲,任饴华,姜远茂. 中国农业科学. 2014(02)
[10]京郊园林绿化废弃物数量测量与地区分布研究[J]. 马龙波,张大红,赵天忠. 中国农学通报. 2012(31)
博士论文
[1]微波改性活性炭及其脱硫特性研究[D]. 蒋文举.四川大学 2003
硕士论文
[1]生物质炭化下原料与产物性质的关系及规模化生产系统的评价[D]. 马彪.南京农业大学 2017
[2]生物质炭浸提液成分分析及其蔬菜喷施应用研究[D]. 娄颖梅.南京农业大学 2015
本文编号：3593269
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