不同热解温度制备的烟秆生物炭理化特征分析

      我国每年会产生大量的废弃秸秆，而对产生的秸秆进行焚烧处理，既造成生物质资源的严重浪费又导致了环境污染,同时还是造成烟田土壤病虫害发生的主要诱因之一 。为了寻找最佳的秸秆处理方法，国外学者主要通过将烟草秸秆制备成烟草乙醇、生物质燃料、纸浆等方面开展研究，国内一些科研技术工作者主要研究如何从烟草秸秆中提取生物质烟碱、如何将烟草秸秆制备成生物质燃料和有机肥等，但是关于将烟草秸秆为主要原料生产生物质活性炭并将其广泛应用在烟田土壤保育及固碳资源减排领域等方面的相关技术研究鲜见媒体报道。因此，本文通过将烟草秸秆制备成生物炭的方式进行烟草秸秆的处理，并对烟草秸秆生物炭的理化性质进行研究。
       生物炭主要是在特定条件下,对其他生物质原料进行加工得到的。其主要特点是碳含量相对较高、稳定，含有大量的 C、H、O、N等元素，有羧酸酯化、芳香化和链状的分子结构，富含羧基、酚羟基、羟基、脂族双键并具有丰富的孔隙结构。由于生物炭丰富的孔隙结构和元素含量，其在对土壤改良、土壤微生态的调控、提高了农作物种植产量等科学技术方面的应用受到了科研技术工作者极大的关注，而对于生物炭在制备过程中理化性状的变化关注较少。
       到目前为止，人们已经对烤烟秸秆炭化后原材料的产率、生成生物碳的阳离子交换量和 pH 等指标进行了较多研究。但是前人研究中，热解温度大多集中于300~600℃，并且较少涉及烟草秸秆生物炭的孔隙结构和表面官能团等指标的测定。本文将对不同热解温度下（100~800℃）制备的各种烟草秸秆的生物炭理化性质进行了对比和分析，为烟草秸秆生物炭的广泛应用和发展提供更加全面的科学理论和技术参考。

       热解温度是影响烟草秸秆生物炭理化性质的重要因素。在热解温度为100~400℃ 时，矿质元素含量增加较快；其 C 元素、N 元素含量和 C/N 随热解温度的升高逐渐变小，C/N 在热300~ 500℃ 时基本不变；随着热解温度的升高，烟草秸秆生物炭中的羟基、甲基、亚甲基、水分子和羧酸根逐渐减少，芳香性 C＝C、二氧化硅、碳酸钙和硫酸钾逐渐增加；热解温度为 400~ 500℃ 时，氮气吸附量、比表面积、比孔容、平均孔径、中孔比表面积和中孔孔容均处于较高水平；不同热解温度下制备的烟草秸秆生物炭的孔隙结构均以2~ 10nm 的中孔为主。综上所述，烟草秸秆生物炭在400~500℃ 时，其孔隙结构最为复杂，矿质元素含量处于较高水平，所以制备烟草秸秆生物炭的最佳温度为400~ 500℃。