不同秸秆生物炭的孔隙结构及其差异
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Abstract:Based on the cryogenic nitrogen gas adsorption method, the pore characteristics of biochars made from farmland waste including rice straw, corn stalk and wheat straw were studied. The BET equation, BJH equation and t-plot method were used to caculate the specific surface area, pore size distribution and microporous parameters, and FHH model was used to obtain the fractal dimension( D) of pore. Results showed that different temperature and different materials all had larger effects on the pore characteristics of biochar. With the increase of pyrolysis temperature, the BET specific surface area and pore volume of rice-strawbiochar and wheat-straw-biochar increased firstly and then decreased, whereas, the porosity of corn-stalk-biochar always increased. It was concluded that the mesopores were the main type of pores in three kinds of biochars and the pores mainly consisted of the second pores. It was found that rice-straw-biochar, corn-stalk-biochar and wheat-straw-biochar all had good fractal characteristics, and the pore fractal dimensions were 2. 545 4 - 2. 669 3,2. 629 7 - 2. 689 5 and 2. 577 3 - 2. 597 2, respectively, which reflected the complexity and heterogeneity of the biochar porosity. Both rice-straw-biochar and wheat-straw-biochar had higher fractal dimension at 500 ℃ (2. 669 3 and 2. 597 2), but corn-stalk-biochar had higher fractal dimension at 700 ℃ (2. 689 5). Key word:crop straw;biochar;pore characteristics;fractal dimension
米秸秆生物炭则在 700 ℃ 条件下有较高的分形维数,为 2. 689 5。
关键词:秸秆;生物炭;孔结构;分形维数
中图分类号:TQ35
文献标识码:A
文章编号:1678-5854(2019)02-0041-06
引文格式:叶协锋,于晓娜,周涵君,等. 不同秸秆生物炭的孔隙结构及其差异[ J] . 生物质化学工程,2019,53(2) :41 - 46.
BJH 方程和 t-plot 方法分别计算得到生物炭的比表面积、孔径分布和微孔数据,利用 FHH 模型计算了孔隙分形维数。 研
究表明:不同温度不同材料都对生物炭的孔结构有较大影响,随着热解温度的升高水稻秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭的
BET 比表面积和总孔容呈先增加后降低的趋势,而玉米秸秆生物炭的孔隙度随着热解温度升高持续增加;3 种秸秆生物
第 53 卷第 2 期 2019 年 3 月
生 物 质 化 学 工 程 Biomass Chemical Engineering
Vol. 53 No. 2 Mar. 2019
doi:10. 3969 / j. issn. 1673-5854. 2019. 02. 007
研究报告———生物质材料
Pore Structure and Fractal Characteristics of Biochars From Different Straw
YE Xiefeng, YU Xiaona, ZHOU Hanjun, LI Zhipeng, ZHANG Xiaofan
( Tobacco Science College of Henan Agricultural University;National Tobacco Cultivation and Physiology and BiochemisLeabharlann Baidury Research Centre;Key Laboratory for Tobacco Cultivation of Tobacco Industry, Zhengzhou 450002, China)
不同秸秆生物炭的孔隙结构及其差异
叶协锋, 于晓娜, 周涵君, 李志鹏, 张晓帆
( 河南农业大学 烟草学院;国家烟草栽培生理生化研究基地;烟草行业烟草栽培重点实验室, 河南 郑州 450002)
摘 要:基于低温氮气吸附的研究方法,对水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆制备的生物炭进行了孔结构研究,用 BET 方程、
炭的孔径分布均以中孔为主,孔隙内部以Ⅱ型孔为主;水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆制备的生物炭都具有很好的分形特
征,分形维数( D) 分别为 2. 545 4 ~ 2. 669 3、 2. 629 7 ~ 2. 689 5、 2. 577 3 ~ 2. 597 2,表明这 3 种生物炭孔隙结构比较复杂,
非均质性强,其中水稻秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭均在 500 ℃ 条件下有较高的分形维数,分别是 2. 669 3 和2. 597 2,玉
米秸秆生物炭则在 700 ℃ 条件下有较高的分形维数,为 2. 689 5。
关键词:秸秆;生物炭;孔结构;分形维数
中图分类号:TQ35
文献标识码:A
文章编号:1678-5854(2019)02-0041-06
引文格式:叶协锋,于晓娜,周涵君,等. 不同秸秆生物炭的孔隙结构及其差异[ J] . 生物质化学工程,2019,53(2) :41 - 46.
BJH 方程和 t-plot 方法分别计算得到生物炭的比表面积、孔径分布和微孔数据,利用 FHH 模型计算了孔隙分形维数。 研
究表明:不同温度不同材料都对生物炭的孔结构有较大影响,随着热解温度的升高水稻秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭的
BET 比表面积和总孔容呈先增加后降低的趋势,而玉米秸秆生物炭的孔隙度随着热解温度升高持续增加;3 种秸秆生物
第 53 卷第 2 期 2019 年 3 月
生 物 质 化 学 工 程 Biomass Chemical Engineering
Vol. 53 No. 2 Mar. 2019
doi:10. 3969 / j. issn. 1673-5854. 2019. 02. 007
研究报告———生物质材料
Pore Structure and Fractal Characteristics of Biochars From Different Straw
YE Xiefeng, YU Xiaona, ZHOU Hanjun, LI Zhipeng, ZHANG Xiaofan
( Tobacco Science College of Henan Agricultural University;National Tobacco Cultivation and Physiology and BiochemisLeabharlann Baidury Research Centre;Key Laboratory for Tobacco Cultivation of Tobacco Industry, Zhengzhou 450002, China)
不同秸秆生物炭的孔隙结构及其差异
叶协锋, 于晓娜, 周涵君, 李志鹏, 张晓帆
( 河南农业大学 烟草学院;国家烟草栽培生理生化研究基地;烟草行业烟草栽培重点实验室, 河南 郑州 450002)
摘 要:基于低温氮气吸附的研究方法,对水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆制备的生物炭进行了孔结构研究,用 BET 方程、
炭的孔径分布均以中孔为主,孔隙内部以Ⅱ型孔为主;水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆制备的生物炭都具有很好的分形特
征,分形维数( D) 分别为 2. 545 4 ~ 2. 669 3、 2. 629 7 ~ 2. 689 5、 2. 577 3 ~ 2. 597 2,表明这 3 种生物炭孔隙结构比较复杂,
非均质性强,其中水稻秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭均在 500 ℃ 条件下有较高的分形维数,分别是 2. 669 3 和2. 597 2,玉