论文总字数：29784字

摘 要

众所周知，化石能源作为不可再生能源，目前面临着日益枯竭以及因大量使用而导致环境污染日益严重的问题。中国作为煤炭燃烧大国，其最主要的能源产出都来自于化石燃料的燃烧，所以对于我国而言，开发新型替代能源的问题亟待解决。生物质能作为取之不尽、用之不竭的可再生能源，同时也是唯一一种可再生的“碳源”，拥有符合未来能源需求的诸多优势：广泛分布、总量丰富、可再生、低碳环保、可替代化石燃料等。

笔者由此出发，基于世界能源问题的大背景，通过定性实验研究的方法，希望以此出发对新型生物质能源进行探讨。

本文以水热法，通过微波反应器、反应釜为实验设备，采用废弃生物质小麦草叶、树皮和木屑作为原料，在不同反应条件下（加入煤形成1：1混合物和纯生物质）下反应，利用红外光谱分析（FT-IR）、水分分析、气相-质谱分析（GC-MS）测定手段对所得水热炭和萃取有几层进行表征。

再将反应所得固体产物进行植物（小麦幼苗）培育，并比较与普通土壤培养区别。最终发现，在水洗醇洗之后的生物质固体产物所培育幼苗比同期土壤培养幼苗更为短小，幼苗高度由高到低为土壤、草叶、树皮、木屑，而相应纯生物质与混合煤的生物质相比，混合煤生物质培育幼苗更为短小。

最后，对于最终植物形态成因、6种最终生物炭物化性质进行解释说明，再对实验具体数据进行分析，对生物质的未来前景、获取方法以及水热法的优缺点展开总结展望。

关键词：生物质，水热法，生物炭，植物培育

Abstract

As is known to all, fossil energy, as a non-renewable energy source, is facing increasing depletion and environmental pollution due to its extensive use. As a large country that burns coal, China's main energy output comes from the burning of fossil fuels. Therefore, it is urgent for China to develop new alternative energy sources. Biomass energy as an inexhaustible, inexhaustible renewable energy, and the only a renewable carbon source ", meet with the future energy needs of the many advantages: wide distribution, abundant supply, renewable, low carbon environmental protection, alternative to fossil fuels, etc.

From this point of view, based on the general background of world energy problems, the author hopes to explore the new biomass energy through qualitative experimental research.

Based on the hydrothermal method, through the microwave reactor, the reaction kettle for laboratory equipment, using waste biomass, wheat grass, bark and sawdust as raw material, under different reaction conditions (add coal formed 1:1 mixture and pure biomass) reaction, using infrared spectroscopy (FT-IR), water analysis, gas phase - mass spectrometry (GC-MS) determination method for the water hot coals and extraction has several layers were characterized.

The solid products obtained from the reaction were then cultured in plants (wheat seedlings) and compared with the ordinary soil culture. Eventually found that alcohol in bath to wash after cultivating seedlings by biomass solid product than the same period soil culture seedling is more short, seedling height from high to low as soil, grass, bark, wood chips, and the corresponding, compared to pure biomass and the biomass of mixed coal mixing coal and biomass, cultivating seedlings more short.

Finally, for the final cause, 6 kinds of plants form eventually biochar physicochemical properties of explanation, to analyze the specific data, the future prospects of biomass, access method and hydrothermal method, the advantages and disadvantages of the summary.

KEYWORDS: Biomass, hydrothermal method, biochar, plant culture

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2 研究意义与目的 1

1.2 生物炭的性质及多种效益 2

1.3 生物质利用主要技术 2

1.3.1 热化学转化 3

1.3.2 燃烧技术 4

1.3.3 生物转化 5

1.4 水热技术简介 6

1.4.1 水热气化技术 6

1.4.2 水热液化技术 6

1.4.3 水热炭化技术 7

1.5 水热炭化的进展、反应机理及应用 7

第二章 实验设计 9

2.1 实验仪器及试剂 9

2.1.1 原料与试剂 9

2.1.2 实验仪器 10

2.2 实验分析方法 12

2.2.1 水分及产率分析 12

2.2.2 傅里叶红外光谱仪分析（FT-IR） 12

2.2.3 气相色谱-质谱联用仪(简称GC-MS) 14

2.3 实验具体操作 14

2.3.1 制取生物炭过程： 14

2.3.2 萃取有机相过程： 15

2.3.3 培育植物阶段 15

2.4 实验数据与分析 15

2.4.1 水分及产率分析 15

2.4.2 傅里叶红外光谱数据 16

2.4.3 FT-IR结果分析 16

2.4.4 气相色谱-质谱联用数据 17

2.4.5 GC-MS结果分析 22

2.4.6 植物培育 23

2.4.7 植物培育结果分析 27

第三章 总结 31

3.1 结论 31

3.1.1 FT-IR 31

3.1.2 GC-MS 31

3.1.3 植物培育 31

3.2 建议 32

3.3 展望 32

致谢 34

参考文献 35

绪论

研究背景与意义

选题背景

为积极应对我国能源短缺及污染严重等能源问题，继“十二五”之后，我国大力发展生物质能，不断加快产业发展速度，不断扩大开发利用规模，使各种生物质能相关工程如雨后春笋相继出现。在此基础之上， 2016.10《生物质能发展“十三五”规划》的通知出台，更是为生物质能的发展添柴加薪，标志着我国坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，一贯始终地保护、扶持、发展生物质能，于此才能逐步减缓我国能源问题，促进中国特色经济的迅猛发展。

自从世界步入工业时代以来，化石能源作为最为重要的能量来源，以每年递增的态势被持续消耗。众所周知，化石能源作为不可再生能源之一，过度使用使其面临着日趋枯竭以及环境污染日趋严重的问题。目前，生物质资源作为可再生资源，加强对生物质能的利用，是替代传统能源、解决目前能源危机的一重要途径。生物质不仅是可再生能源，同时也是唯一一种可再生的“碳源”，拥有符合未来能源需求的诸多优势：广泛分布、总量丰富、可再生、低碳环保、可替代化石燃料等。

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