快速热解生物质半焦的制备及其在沙漠土壤中的应用

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1、分类号学校代码密级等肀科在入寧博士学位论文快速热解生物质半焦的制备及其在沙漠土壤中的应用学位申请人学科专业：环境工程胡智泉副教授指导教师：波教授答辩日期：年月曰ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDoctorofPhilosophyinEngineeringPreparationofFastPyrolysisBiocharsandTheirApplicationsinDesertSoilsCandidate:MahmoodLagha

2、riMajor:EnvironmentalEngineeringSupervisor:Asso.Prof.ZhiquanHuProf.BoXiaoHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074，独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我在导师指导下进行的研宂工作及取得的研宂成果。文中除已经标明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研宄成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文版权使用授权书本学位论文作

3、者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、縮印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在—年解密后适用本授权书。本论文属于不保密口》请在以上方框内打“々）学位论文作者签名：乂指导教师签名华中科技大学博士学位论文，华中科技大学博士学位论文华中科技大学博士学位论文摘要生物炭是在缺氧条件下生物质热解生成的碳质残余物。生物炭是一种复杂的有机材料；其特性

4、随生产技术诸如慢速或快速热解以及制备条件如热解温度、停留时间和原料使用而变化。近年来，生物炭被证明是可用以固碳和减少温室气体从土壤到大气中的排放，从而减缓全球环境变化的一种工具。生物炭添加到农业土壤中被证实可以提高土壤肥力和作物产量，从而改良传统耕地土壤的肥力。本文旨在研宄热解温度对生物炭的性质和产量的影响，不同温度产生的生物炭及其施用率对植物生长、沙漠土壤持水力和化学性质的影响。本文以不同来源的生物质锯末为原料，在五个不同的热解温度下（，，，和°快速热解产生生物炭。并对不同温度和原料制得的生物炭进行了工业分析、元素分析，测

5、定了其值，电导率（阳离子交换量（和植物营养物质含量。此外，为了解不同生物炭的持水能力，作者进行了布鲁诺尔埃米特特勒（表面积和孔隙率和粒径分布分析；并通过傅立叶变换红外，射线衍射（和扫描电子显微镜（成像的分析等手段探讨了生物炭的表面化学和表面形态特性。当热解温度从°增加到°时，生物炭产量由下降到，而合成气产率由提高到。生物液体的最大产率为在°热解温度下获得的。随着热分解温度从°增加到°，生物炭的值（至、灰分含量（至、总碳量（至、固定碳（至、比（至和较高热值（至公斤增加的同时，碳转化效率（至、挥发性物质（至’至和至也下降。在。的

6、热解温度下获得的生物炭植物必需营养物质，如磷（，钾（含量最大。随着热解温度从°增加到。该生物炭的表面积从上升至同时生物炭的从显著增加到。松木屑衍生生物炭的产率则为，而生物炭呈酸性，为。该生物炭有的碳，其中华中科技大学博士学位论文为固定碳，灰分含量为，比高达。表面性质如比表面积和则与锯末衍生生物炭基本相同。在本研宄中，作者分别选取了了来自中国库布其沙漠和巴基斯坦的塔尔沙漠的沙土作为测试材料。不同温度下制备获得的生物炭（即、、、和。以质量比）掺杂比与库布其沙漠土壤混合成团，不同的处理被分别命名为和。同时，本文还研宄了不同生物炭施

7、用率对库布其沙漠或塔尔沙漠土壤的影响，施用率分别为，，和吨每公顷，这些处理方法分别被指定为和或，，和。本文还选取高粱作为试验作物，进行了为期八周的植物生长实验。通过测定植株高度和收获植物后高梁的干物质产量来监测不同生物炭对植物生长的改良效果。为探讨添加不同生物炭对沙漠土壤水力特性的影响，作者测试计算了生物炭对沙漠土壤的持水能力（、水分保持能力（、水力传导系数和水本身效率（等参数。在植物生长实验的同时，作者也对不同生物炭对沙漠土壤化学性质的影响进行了分析。在和作用下，高粱产率分别增长了和，在上述施用条件下，生物炭减少了土壤柱纵

8、向的水分消耗，因而分别提高了和的。土壤导水率降低了和，而分别提高了和。因此在和下，高粱净水分利用效率分别提高了和。此外，生物炭还改善了土壤总碳，和植物营养素的含量。与不施加生物质半焦对比，在施用不同量的生物质半焦的情况下（，和，土壤的涵养水能力分别增加了，和；土壤的保水性能分别增加了和；但