秸秆热解工艺优化与生物炭理化特性分析

以肥料化利用为目标,优化秸秆热解工艺,实现秸秆生物炭的高值化利用.该研究以水稻、小麦、玉米、油菜和棉花秸秆为原料,以炭化温度、保温时间和升温速率为因素进行正交试验,采用综合评分法优化热解工艺,并分析最优工艺条件下生物炭的理化特性.结果表明,影响秸秆生物炭品质因素的主次顺序为炭化温度、保温时间、升温速率.以生物炭的肥料化利用为目标,5种秸秆炭化的最优工艺参数组合是炭化温度500 ℃、保温时间30 min、升温速率10 ℃/min.在最优工艺条件下,5种秸秆生物炭的炭产率约为32%~38%,固定碳的质量分数大于45%,C元素的质量分数大于53%,N元素的质量分数为0.7%~2.5%,K元素的质量分数为3.41%~6.81%.生物炭表面有含氧官能团且内部有丰富的介孔结构.该研究为秸秆生物炭的肥料化利用提供数据支撑.