论文总字数：26247字

摘 要

生物炭作为一种土壤改良炭，在改善土壤性质、修复土壤污染、减少二氧化碳排放的同时，还能起到促进植物生长的作用。但是，目前对于生物炭促进植物生长机理的研究尚不充分。本课题使用生物炭对小麦进行培养，通过空白试验和小麦高度、重量的变化，从宏观的角度对生物炭培养小麦的效果进行了评价。同时，通过FT-IR、BET、SEM等技术手段对生物炭的微观物理化学性质进行了表征，进而研究了不同条件下制备的生物炭对于植物生长的作用。本课题主要采用管式炉和微波，在不同气氛和温度下，通过梧桐树叶热解得到生物炭。实验研究表明，相比空白组，N₂气氛下400℃热解的生物炭和CO₂气氛下500℃热解的生物炭对于小麦生长有促进作用。在400℃，N₂气氛下热解制备的生物炭，在培养小麦过程中羟基、芳烃有所消耗，说明对于小麦生长的促进作用可能是由于生物炭中的羟基和芳烃所导致的。N₂气氛400℃热解制备的生物炭含有更多的孔隙结构，生物炭的孔隙可以使土壤蓄水量增加，并且有减少可溶性有机物浸出的可能性，从而促进植物生长。

关键词：生物炭、热解、微波、小麦

ABSTRACT

The process of fossil energy utilization is actually a process of carbon emission. Land pollution has also become a serious global problem. Biochar is a kind of carbon that can be used as soil amendment. It can help plant growth, alleviate soil pollution, and can be used for agricultural purposes and carbon collection and storage. However, the principle of biochar promoting plant growth is not clear, so the main objective of this project is to study the promoting effect of biochar prepared under different conditions on plant growth. The properties of biochar were analyzed by FT-IR, BET, SEM and other methods, and the changes of properties before and after single cultivation of wheat were compared, as well as more biochar. Changes in properties of secondary wheat. The preparation technology of this project is mainly tubular furnace pyrolysis and microwave pyrolysis, in which tubular furnace pyrolysis is carried out in different atmosphere (carbon dioxide and nitrogen) and at different temperatures (400, 500, 600℃). Microwave pyrolysis temperature is carried out at different temperatures (160, 170, 180℃). By culturing wheat and studying the structure of biochar, it was found that compared with blank group, biochar pyrolyzed at 400 in N2 atmosphere and biochar pyrolyzed at 500 in CO2 atmosphere could promote the growth of wheat. Biochar prepared by pyrolysis at 400 C in N2 atmosphere consumes hydroxyl and aromatic hydrocarbons in wheat culture process. Its promoting effect on wheat growth may be due to the reaction of hydroxyl and aromatic hydrocarbons in biochar in wheat culture process.

KEY WORDS: Biochar, Pyrolysis, Microwave, Wheat

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 生物炭的结构与特性 1

1.2.2 生物炭的改性 2

1.2.3 生物炭在农业上的应用 3

1.2.4 生物炭的制备 3

1.2.5 生物炭制备的其他应用 4

1.3 研究存在的问题 5

1.4 本课题的研究内容 6

第二章 实验材料与过程 7

2.1 原料选择 7

2.2 实验方法及设备介绍 7

2.2.1 管式炉快速热解 7

2.2.2 微波裂解 8

2.3 实验过程 8

2.3.1 原材料选择与处理 8

2.3.2 管式炉热解 9

2.3.3 微波裂解 9

2.4 植物培养 10

2.4.1 不同生物炭对小麦生长情况影响横向培养比较 10

2.4.2 不同生物炭对小麦生长情况影响纵向培养比较 11

2.5 生物炭性质分析 11

2.5.1 FT-IR分析 11

2.5.2 BET分析 12

2.5.3 SEM分析 12

第三章 结果与数据分析 13

3.1 产品特征分析 13

3.2 生物炭质量产率 13

3.3 小麦生长情况分析 14

3.3.1 不同生物炭对小麦生长情况影响横向培养比较 14

3.3.2 不同生物炭对小麦生长情况影响纵向培养比较 18

3.3.3 生物炭培养小麦情况总结 24

3.4 生物炭性质分析结果 24

3.4.1 FT-IR分析结果 24

3.4.2 SEM分析结果 30

3.4.3 BET分析结果 33

3.4.4 生物炭性质分析总结 34

第四章 总结与展望 35

4.1 总结 35

4.2 展望 35

参考文献 36

致 谢 39

绪论

研究背景和意义

土地污染已成为一个严重的全球性问题，重金属污染，有机物污染等使得部分土地不适合农作物种植。磷矿石是世界上主要的化学磷肥原料来源[^[1]]。而世界上的磷矿石储量将在未来几十年内耗尽[^[2]]。

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