近些年,生物炭在農(nóng)業(yè)、環(huán)境、二氧化碳封存等領(lǐng)域得到廣泛的應用。生物炭的使用,將對土體的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、力學性質(zhì)等產(chǎn)生顯著影響。本研究以城市景觀落葉和甘蔗渣為原料,開展了生物炭制備及其表征;以專業(yè)制備的木質(zhì)生物炭為基礎(chǔ),研究了生物炭對膨脹土和下蜀土體積變形特性（膨脹性、收縮性、干縮開裂特性）和力學特性（結(jié)構(gòu)強度）的影響;結(jié)合壓汞試驗、掃描電子顯微鏡、基質(zhì)吸力測試等手段,揭示了生物炭對膨脹土和下蜀土的作用機理。主要結(jié)論如下:（1）生物質(zhì)原料、熱解溫度等因素顯著影響生物炭的灰分含量、pH及孔隙結(jié)構(gòu),熱解時長對生物炭性質(zhì)的影響存在差異性。甘蔗渣生物炭對溫度的敏感性高于樹葉生物炭。相同熱解條件下,樹葉生物炭pH及灰分含量均高于甘蔗渣生物炭,比表面積和孔容遠小于甘蔗渣生物炭。隨著熱解溫度的升高,樹葉和甘蔗渣生物炭灰分含量、pH、比表面積和總孔容顯著升高,微孔結(jié)構(gòu)發(fā)育更完善。隨著熱解時間的增長,生物炭的比表面積和孔容增大,微孔結(jié)構(gòu)增多。但在600℃下熱解4h時,兩種生物炭的比表面積和孔容都降低,可能因為高溫下過長時間的熱解導致生物炭發(fā)生燒結(jié)現(xiàn)象。此外,生物炭的pH與灰分含量呈正相關(guān)關(guān)系。（2）生... 

【文章來源】：南京大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１印第安黑土（ａ）和相鄰氧化土（ｂ）剖面??學者們研究發(fā)現(xiàn)生物炭具有高度芳香化、難降解、富碳等特性，屬于黑炭范??

同樣主要取決于生物質(zhì)原料和熱解溫度。Ｌｉｕ等Ｗ發(fā)現(xiàn)在相同類型生物炭密度不同，水稻秸桿生物炭的密度為０．１３?ｇ／ｃｍ３，竹外，隨著溫度的提高，熱解過程中產(chǎn)生孔隙導致密度下降。Ｇｕ熱解溫度由４００°Ｃ升高至８００°Ｃ，生物炭的密度下降了?１２％。然Ｃ時，生物炭的密度反而由于燒結(jié)增大。??結(jié)構(gòu)特征??炭結(jié)構(gòu)與生物質(zhì)原料密切相關(guān)，往往會保留原始的微觀形貌主要去除了揮發(fā)性化合物，而生物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)在很大程度上，隨著熱解溫度的升高，生物質(zhì)原料脫水、脫氧、含氧官能團芳香碳等過程增強，極性降低。芳香度増強，生物炭的疏水特，從而影響生物炭的吸附性能和持水性。??生物炭是一種非石墨碳，但通常被看作高度芳香化并含有隨機如圖１．２所示在較低溫度下（＜４００°Ｃ）制備的生物炭結(jié)構(gòu)４００°Ｃ??＇

１．４立題依據(jù)??１．４．１城市垃圾生物炭??隨著我國城市化進程的推進，“垃圾圍城”現(xiàn)象逐漸暴露出來｜４８４９１，圖１．３即??為被垃圾填埋場包圍的北京城，其中黃色標簽為垃圾填埋場。針對城市垃圾，目??前主要的處理方式為填埋和焚燒《中國統(tǒng)計年鑒２０１６》（圖１．４），雖然取得了一定??的成效，但土地資源占用、環(huán)境污染、二次污染風險等問題亟需解決｜５（）｜。??圖１Ｊ垃圾圍城??我國每年產(chǎn)生的垃圾近１０億噸（中國城市環(huán)境丨丨生協(xié)會，２０１６），其中４３．１％??為植物類垃圾｜５１１，這些都是潛在的生物炭原料來源。如城市中的景觀落葉、園林??廢木、食品加工殘渣（如甘蔗渣等），主要成分為纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及??各種礦物元素，且產(chǎn)量巨大｜５２—５４１，便于收集，是很好的生物炭原料。且城市垃圾??生物炭的制備具有操作簡單、處理量大、附有經(jīng)濟效益、污染小等特點

【參考文獻】：
期刊論文
[1]控制厚度條件下土體干縮開裂的界面摩擦效應[J]. 曾浩,唐朝生,劉昌黎,林鑾,王東偉,施斌.  巖土工程學報. 2019(03)
[2]花生殼生物炭對潮土和紅壤理化性質(zhì)和溫室氣體排放的影響[J]. 方明,任天志,賴欣,王知文,宋婷婷,李潔,張貴龍.  農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報. 2018(06)
[3]城市規(guī)劃中的垃圾處置因素考量[J]. 江婷鈺.  再生資源與循環(huán)經(jīng)濟. 2018(04)
[4]生物炭對土體物理化學性質(zhì)影響的研究進展[J]. 李金文,顧凱,唐朝生,王宏勝,施斌.  浙江大學學報(工學版). 2018(01)
[5]土體干縮裂隙的形成發(fā)育過程及機理[J]. 唐朝生,施斌,崔玉軍.  巖土工程學報. 2018(08)
[6]甘蔗渣木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)及其對纖維素酶解的影響[J]. 崔興凱,陳可,趙雪冰,劉德華.  過程工程學報. 2017(05)
[7]甘蔗葉與甘蔗渣用于飼料的開發(fā)利用[J]. 羅啟榮.  農(nóng)業(yè)與技術(shù). 2017(12)
[8]花生殼生物炭對水中重金屬Cr6+、Cu2+的吸附研究[J]. 劉延湘,黃彪,張麗.  科學技術(shù)與工程. 2017(13)
[9]甘蔗渣基生物質(zhì)炭對熱帶磚紅壤理化性質(zhì)的影響[J]. 邢巧,陳嘉川,葛成軍,吳曉晨,李昉澤,岳林,俞花美.  熱帶作物學報. 2016(11)
[10]我國城市垃圾圍城現(xiàn)狀、成因與對策[J]. 羅媛.  經(jīng)濟研究導刊. 2016(29)

博士論文
[1]蘆竹生物炭對農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境的影響[D]. 鄭浩.中國海洋大學 2013
[2]楊樹木材木質(zhì)素含量快速評價及漆酶活化木質(zhì)素制備纖維板的研究[D]. 周冠武.中國林業(yè)科學研究院 2011
[3]基于組分的生物質(zhì)熱裂解機理研究[D]. 劉倩.浙江大學 2009

碩士論文
[1]甘蔗渣生物吸附劑的改性制備及其對水體重金屬的吸附行為研究[D]. 王蘇女.華南理工大學 2018
[2]花生殼生物炭改良酸性土壤的效應及其對臍橙苗生長的影響[D]. 張祥.華中農(nóng)業(yè)大學 2014
[3]生物炭改良土壤物理性質(zhì)的初步研究[D]. 張崢嶸.浙江大學 2014
[4]生物炭對不同質(zhì)地土壤結(jié)構(gòu)及水力特征參數(shù)影響試驗研究[D]. 田丹.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 2013
[5]生物炭對Pb、Cd污染土壤的修復試驗研究[D]. 朱慶祥.重慶大學 2011



本文編號：3359954