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炭化温度和时间与棉杆炭特性及元素组成的相关关系

姚红宇  唐光木  葛春辉  贾宏涛  徐万里  
【摘要】:为了揭示炭化温度和时间对生物质炭特性及元素组成的影响,以棉花秸秆为生物质炭制作原料,对比研究不同炭化温度(300、450、600℃)和时间(0.5、1、2、4、6h)制备的棉秆炭的pH值、阳离子交换量(CEC)、电导率等特性及有机碳、氮和矿质元素含量及其间的相互关系。结果表明:棉秆炭化出炭率、棉秆炭有机碳含量随炭化温度的升高和时间的延长而降低(出炭率:48.66%(300℃)35.39%(450℃)31.06%(600℃),有机碳:564.02g/kg(300℃)405.94g/kg(450℃)259.36g/kg(600℃);在300℃下,pH值随着时间的延长而增大,450℃和600℃下基本保持在10.5左右;电导率随炭化温度的升高而增加,在炭化时间内变化不明显,且炭化温度300~450℃对棉秆炭的电导率影响相对较小,600℃影响较大;CEC随炭化温度的升高而降低,在300℃下随炭化时间的延长而增大,450和600℃下则降低。棉秆炭中全磷,全钾,速效钾,钙,镁含量随着温度的升高和时间的延长逐渐增加,全氮和碱解氮则相反,速效磷含量则表现出90.07mg/kg(450℃)60.72mg/kg(600℃)20.18mg/kg(300℃)的变化趋势。炭化温度和时间与棉秆炭指标间相关分析表明,炭化温度和时间与出炭率、CEC、有机碳、全氮和碱解氮间呈负相关,与pH值、全磷、全钾、速效磷、速效钾、钙和镁含量呈正相关。综合分析,低温短时间(300℃,1~2h)制备的棉秆炭对农业利用预期效应较好,该研究结论为新疆棉秆炭的制备和农业利用提供理论依据和数据支撑。

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