第36卷，第10期 2016年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36, No. 10· pp3355-3359
October, 2016
制备生物炭的结构特征及炭化机理的XRD光谱分析
吉2.3
郑庆福1.2，3，王志民1，陈保国1，刘贵峰4，赵
1.内蒙古民族大学分析测试中心天然产物与废弃物利用研究所，内蒙古通辽028000 2.内蒙古大学生物学博士后料研流动站，内蒙古呼和浩特010021
3，内蒙古大学内蒙古自治区环境污染控制与凌物资源化重点实验室，内蒙古呼和浩特010021 4.内蒙古民族大学农学院，内蒙古通辽028000
摘要XRD光谱分析是研究物质内部结晶结构物质的重要手段。利用X射线技术分析了不同物料来源和制备方式对生物炭结晶结构特征及其炭化机理，结果表明：生物炭均含有do和d2晶面衍射峰类石墨微晶纤维素炭，但炭化后析出的盐分随不同物料，差异较大，如牛粪、葩麻柏以及糠醛渣的CaCO：含量要高于其他生物炭，而仅牛粪与葩麻柏含有CaMg(CO，)2。随温度升高，玉米秸秆炭中半纤维素优先分解，然后为纤维素石墨微晶化，结晶度提高，向更稳定的碳化合物转化，其中的矿物盐分随着炭化裂解温度升高，由稀土类氧化物→醋酸盐类物质-→碳酸盐类物质逐步析出，CaCO：的含量也随之增多，不同炭化方法的炭化机理不同，先干媒后炭化可促进率纤维素的分解，高温微波处理则是强烈震荡，主要促进物质多键断裂分解，碳酸盐类物质析出相对较少，通过X射线衍射分析可以很好研究生物炭内部结构结晶特征，可有效反映其炭化过程裂解机理，
关键词XRD；生物炭；炭化机理；炭化温度
中图分类号：O657.33
引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn. 10000593(2016)10335505
形成结晶同生物质中的矿物元素不同，在热解过程形成的矿物。巢等通过XRD表征证明含磷材料和牛粪生物炭可作为理想的土壤Pb，Zn和Cd的修复材料。公丕涛等通过
生物炭(biochar)是指生物有机质在无氧或缺氧条件下低温热解转化后的固体产物-}，是一种碳含量高、多孔性、碱性、吸附能力强、多用途的材料3-4。由于生物炭在炭化的过程中会有结晶物质析出，会对其结构和性质产生影响，因此不同的物料和炭化机制制备出的生物炭的XRD结果不同，如施人土壤前后的竹炭XRD的衍射峰大致相同，部分衍射峰强度出现降低和变宽的现象1.。王群在研究生物质源和制备温度对生物炭构效影响的XRD分析，表明植物类生物炭含有大量KCl，而市政垃圾类生物炭中主要矿物为 CaCO,{1)。当热解温度升至200℃时生物炭中水溶性的P， Ca和Mg增加，温度继续升高则速效P含量降低，XRD分析是由于在生物炭中生成了磷钙矿[S-汀。生物炭经过热解之，无定型碳向晶体碳转化，同时部分无机灰分在高温时，也会
收稿日期：2015-07-14，修订日期：2015-11-28
XRD和FTIR分析显示柠条炭已具有一定的构造，其表面具有臻基、酯基、醛等各种官能团汀。闵凡飞等则运用XRD从微晶层面对比分析了生物质原材料及其热解后随温度、水分及加人催化剂后微晶变化的关系4。由此表明X射线衍射(XRD)光谱分析可作为生物炭研究的重要手段，能较好的厂解生物炭结构晶体组成特征。
生物炭的炭化形成过程中，有大量的结晶纤维素和无定型炭、碳酸盐类物质形成，利用XRD研究不同物料以及制备方式制备的生物炭，有助于了解生物炭结构形成机理及组成，对通辽地区玉米秸秆等生物废料以不同的处理方式制备的生物炭进行表征，以及揭示玉米秸秆生物炭性质特征，进而为玉米秸资源化利用提供理论参考。
基金项目：国家自然科学基金项目（41301317，31260108），内蒙古自然科学基金面上项目（2013MS0606），内蒙古民族大学教育教学研究课
题（MDYB2013079），内蒙古民族大学大学生实践创新项目（Mdcx201428)资助
作者简介：郑庆福，1978年生，内蒙古民族大学分析测试中心副教授
万方数据系人e-mail；ndzj@imu，edu.cn
e-mail: zhengqf2006@126., com