3种挺水植物生物炭理化性质及与原料化学组分的相关性分析

摘要

为深入了解挺水植物化学组分与其生物炭理化性质的关系，以芦苇、香蒲、石菖蒲3种挺水植物为研究对象，分析其化学组分，采用限氧升温热解法制备生物炭并分析其理化性质，与农作物（水稻、玉米）秸秆生物炭作对比分析。利用主成分分析法（PCA）解析生物炭理化性质与植物化学组分间的相关性。结果表明：3种挺水植物与农作物秸秆的生物炭理化性质均有显著差异（P<0.05）。不同热解温度下，5种生物炭中芦苇生物炭的固定碳含量最高，灰分、电导率和含盐量均最低。除500℃外，芦苇生物炭的比表面积最大，石菖蒲最小。5种生物炭的官能团组成相似，但C=C、C—C和C—O—C振动吸收峰强度存在差异。PCA分析结果表明：生物炭的固定碳含量与原料的综纤维素、纤维素、半纤维素、酸不溶木质素含量呈正相关；灰分、产率、电导率、pH、阳离子交换量，与植物原料的灰分、纤维素含量呈正相关，与综纤维素、酸不溶木质素含量呈负相关。植物化学组分是影响生物炭理化性质的主要因子。3种挺水植物均可作为制备生物炭的原料，以600℃下芦苇制备的生物炭具有较好的性能。

关键词

生物炭 / 挺水植物 / 理化性质 / 化学组分 / 相关性分析