温度和CO_2对热解成型生物质炭孔隙结构和表面分形维数的影响

通过SEM分析和氮气等温吸附实验,对不同热解温度和CO_2浓度下热解成型炭样进行孔隙结构特性分析,同时根据FHH方程计算了炭样的孔隙表面分形维数D_S,研究了孔隙结构与表面分形维数的关系以及温度和CO_2浓度对两者关系的影响。结果表明:表面分形维数可以较好地表征孔隙结构的复杂性和炭样表面不规则性,但是与BET比表面积(S_(BET))、总孔积和平均孔径没有直接联系,而是与微孔面积和微孔容积含量占比较为一致。在氮气热解情况下,600℃时炭样孔隙结构最为发达,S_(BET)和D_S都达到最大值。在CO_2和N_2混合气氛下,S_(BET)随着CO_2浓度的增加而变大,而D_S则是先减小后变大,当CO_2浓度大于10%后才会随着CO_2浓度的增加而变大。

炭化温度对柠条生物炭结构和性能的影响

为了解炭化温度对柠条生物炭性能的影响,将柠条分别在300、400、500和600℃条件下热解制备生物炭(炭化1 h),测定柠条生物炭的炭得率、工业组成、比表面积等基本特征,并通过红外光谱、元素分析等方法分析生物炭的组成,基于低温氮气吸附对柠条生物炭进行孔结构分析,并利用FHH模型进行孔隙分形维数计算。研究结果表明,随着炭化温度的升高,柠条生物炭的炭得率、挥发分、C含量均逐渐增大,极性减弱,芳香性增强,而工业组成中的固定碳、灰分则不断增大;当炭化温度从300℃升至600℃时,生物炭的比表面积和总孔容分别由1.2903 m^(2)/g和0.0045 cm^(3)/g逐渐增至146.5849 m^(2)/g和0.1030 cm^(3)/g。此外,随着炭化温度的升高,柠条生物炭的表面官能团种类逐渐减少,而且在不同炭化温度下制备的柠条生物炭的分形维数D满足2≤D≤3,可较好地表征孔隙结构的复杂性和不均匀性。