热溶性气体动态演变对丰富原料生物炭生产过程中形成的溶解黑碳的影响
Xiaoxiao Zhang1, Zibo Xu2, Yuqing Sun3
1Department of Civil and Environmental Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hung Hom, Kowloon, Hong Kong 999077, China.
Environmental science & technology
|January 13, 2025
概括
富含的生物质的热解释放出气体和溶解的黑碳 (DBC). 这项研究将气体进化 (H2O,CO2,HCN,NH3,CH4,CO) 与生物质功能丧失联系起来,揭示了这些过程如何影响DBC的形成和特性.
科学领域:
- 环境化学环境化学
- 生物质热解是生物质的热解.
- 碳 材料 碳材料
背景情况:
- 富含的原料的热解产生气体和溶解的黑碳 (DBC),影响环境系统.
- 了解生物质气体演变和DBC形成的机制对于环境管理至关重要.
研究的目的:
- 为了阐明气体演变和溶解黑碳 (DBC) 在丰富原料的热解过程中形成的关系.
- 为了研究不同功能丧失阶段如何影响DBC分子组成和芳香度.
主要方法:
- 热重力测量-里叶变换红外光谱法 (TG-FTIR) 分析气体释放序列.
- 二维相关谱法,以将气体演变与功能丧失阶段相关联.
- 质量差分析和里埃转换离子环子子共振质谱法 (FT-ICR-MS) 用于描述DBC组成.
主要成果:
- 确定了一种主要的非可冷凝气体释放序列 (H2O → CO2 → HCN,NH3 → CH4 → CO),与特定的功能丧失阶段 (脱水,脱碳,脱,脱甲基,脱碳).
- 发现原料中的蛋白质主要驱动气体释放,而低挥发性产品则形成DBC.
- 量化了DBC分子组成和初级气体释放反应 (44-60%) 之间的相关性.
- 确定脱水 (350-450°C) 和脱碳化/脱胺化 (550°C) 是DBC形成的关键因素.
- 观察到脱水会增加DBC的芳香度,而脱胺化会降低它.
结论:
- 生物质热解副产品气体进化直接影响溶解黑碳 (DBC) 的形成及其特性.
- 获得的洞察力允许通过控制生物炭生产期间的气体排放来预测和调整DBC特征.
- 这项研究有助于最大限度地减少 pyrolytic 副产品对环境的负面影响.
