炭化温度对木材生物炭结构和化学组成的影响

为了探究木材厚壁管胞与薄壁木纤维的炭化规律,为木材的炭化利用提供理论依据,本文以火炬松和轻木分别作为厚壁管胞与薄壁木纤维的木材代表,设置 220、375、600、900℃四组炭化温度,利用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)技术分别分析了两种类型木材细胞炭化前后的细胞结构和化学组成.SEM结果表明薄壁木纤维在375℃时开始出现光滑的无定形结构,而厚壁管胞出现同样无定形结构的温度为 900℃.炭化后细胞双层细胞壁厚度减小,减小程度随炭化温度增加而增加;与厚壁管胞相比,薄壁木纤维双层细胞壁厚度缩减得更快更多.红外光谱曲线随炭化温度的升高变化明显,薄壁木纤维和厚壁管胞红外光谱分别在220℃和375℃后失去吸收峰.综纤维素相对含量、木质素相对含量的差异反映出两种类型细胞不同的热降解过程.X射线衍射分析发现,在 220～375℃时,薄壁木纤维的纤维素相对结晶度下降至结晶态完全消失;而厚壁管胞则在 600℃时出现结晶态完全消失现象.以上结果表明薄壁木纤维与厚壁管胞具有不同的炭化过程,前者的细胞结构更易发生热降解,相同温度下热降解更剧烈.