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生物质炭和生物质基炭化气化燃料气净化技术研究随着环境保护意识的增强，能源结构的优化成为了全球共识。
在新能源的推动下，生物质作为一种可再生资源正受到越来越多的关注。
生物质炭和生物质基炭化气化燃料气净化技术研究也逐渐成为了研究的热点。
一、生物质炭的概念和应用生物质炭是指经过高温（>700℃）处理的木材、秸杆、竹子等植物残渣或作物废弃物，经过干馏、炭化等化学反应过程获得的固体炭质物。
它不仅是一种绿色可再生资源，还具备着良好的生态环境效益与经济效益。
在应用方面，生物质炭广泛用于水质处理、脱硝、脱硫、膜分离、吸附等环保领域以及反应催化剂载体、电极材料、烟气净化、热源燃料等工业领域。
二、生物质基炭化气化的方法和优势生物质基炭化气化是指利用生物质炭（例如木屑、秸杆等）作为燃料，采用气化炭化反应技术将生物质转化为合成气的过程。
气化法可分为直接干燥气化法、热解气化法和气相快速热解气化法。
其中，热解气化法是最常采用的技术方法之一。
在这种方法中，通过热作用，生物质中的碳水化合物分解产生液体油和气体，而碳骨架以炭化的形式保留下来。
炭化产物成为气化过程中的产物中性质最稳定、使用寿命最长的组分。
相比于传统的燃油等化学燃料，生物质基炭化气化的优势在于减少了有害气体的排放，同样也可以用于汽车燃料的生产，既减少化石燃料的使用，又避免了化石燃料热效率低和污染问题。
三、生物质基炭化气化燃料气净化技术随着生物质基炭化气化燃料气的生产和使用不断增加，相关的气净化技术也日益得到重视。
生物质基炭化气化燃料气中含有较高浓度的CO、H2S或其他有机硫化物等有害气体，需要进行净化处理。
净化技术的方法主要包括催化氧化、吸附法、化学吸收法等多种技术。
催化氧化技术是目前应用较为广泛的气净化方法之一。
其中催化剂选择对氧化反应有着决定性的作用。
常见的非稀土元素催化剂有氧富气体分离催化剂、金属催化剂等。
稀土元素催化剂具有高效性能、催化活性稳定等优点，但价格较高，使用受到限制。
生物炭最初只在农业中应用。
如今，生物炭已经应用在许多不同的领域，使得这种以植物为基础原材料的物质可以充分发挥其积极作用。
现在专门应用于工业的生物炭，可以将大气中CO 2 长期封存起来，或者至少可代替化石碳源。
对于农民来说，每公顷施用10吨以上的生物炭成本太高，可实施性不强。
每公顷土地年均收益大概在1000欧元，但是施用10吨的生物炭就需要8000欧元，这8000欧元就得在随后的几十年来分期偿还。
并且，对许多非行业人士所青睐的二氧化碳减排带来的帮助也不大。
生物炭输入农田真的有意义吗?这些经济顾虑与亚马逊三角洲和澳大利亚的当地人使用生物炭改良土壤时所面临的问题并无多大区别，有些地方仍然在每公顷土壤中输入了超过100吨的生物炭。
即使当时没有钱，仅仅为了向土壤中输入生物炭，通过砍伐大约300到400棵巨大的热带雨林树木获得2000吨的木材，然后用古老的木炭窑生产大约100吨的生物炭，在经济上也没有意义。
而且这些都是在没有电锯、斧头或者利用其它动物伐木的情况下完成的。
将几十吨生物炭应用于农田的想法只能来自那些学者，他们根据实验观测，每公顷输入50吨生物炭是改善农田质量一个合适的剂量，但也得出了一个完全没有任何实践相关性的错误结论——即一次性大规模应用生物炭。
这明显与事实背离：没有哪块土地仅仅因为犁入了数十吨的炭就变成了Terra Preta。
案例：Terra Preta Cultures当时使用的炭可能是在当地人特有的火炉中制造的，火炉中温度较低，不仅产生了灰烬，还产生了大量的木炭。
这种炭几乎是废品，很显然在当时这是用来预防传染病的，通过定期在大型丛林定居点的粪便和其他废弃物中添加炭来进行灭菌。
一旦有机废物通过堆肥或添加炭发酵而稳定下来，就会被用作农田里的肥料。
这些方法使炭载满营养物质，并使其表面氧化，从而使炭与营养元素具有更强的结合能力，一旦进入土壤，炭能够充分发挥其作为营养储存库和腐殖质稳定剂的功能（通过创建炭-粘土-腐殖质复合体）。
生物炭的制备与应用研究1. 引言1.1 背景介绍生物炭是一种具有广泛应用前景的新型碳质材料，其制备及应用研究备受关注。
生物炭是指通过生物质在高温无氧或低氧条件下热解而得到的一种炭质产物。
背景介绍部分主要从生物炭的制备方法、特性以及在不同领域中的应用研究等方面进行阐述。
生物炭的制备方法主要包括热解法、气化法、焦化法等，这些方法对生物炭的性质和应用具有重要影响。
生物炭具有孔隙结构丰富、比表面积大、固定碳量高、吸附能力强等特性，使其在土壤改良、环境修复、农业生产等方面具有重要的应用价值。
通过对生物炭的制备及应用研究，可以有效提高土壤肥力、促进植物生长、减少土壤污染，有利于环境保护与可持续发展。
随着生物炭技术的不断完善和推广应用，生物炭在未来将发展出更广泛的应用领域，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
1.2 研究意义生物炭是一种由天然植物或动物生物质在无氧或低氧条件下热解制备而成的碳质产品，具有高碳含量、孔隙结构发达、比表面积大等特点。
生物炭广泛应用于土壤改良、环境修复和农业生产等领域，对提高土壤肥力、改善环境质量和增加农作物产量具有重要作用。
加强生物炭的制备与应用研究，深入探讨生物炭在土壤改良、环境修复和农业生产中的作用机制，将对提高资源利用效率、改善环境质量、促进农业可持续发展具有积极的意义和重要的价值。
2. 正文2.1 生物炭的制备方法生物炭的制备方法是多样化且复杂的，主要包括热解、氧化和还原等过程。
其中常见的生物炭制备方法包括热解法、气固化学反应法、气流悬浮炭化法和流化床炭化法等。
热解法是将生物质原料放入封闭的反应器内，在高温条件下进行热解反应，将生物质转化为生物炭。
气固化学反应法是利用一定的气体对生物质进行氧化或还原反应，生成生物炭。
气流悬浮炭化法则是通过将生物质悬浮在气流中，使其在高温下发生炭化反应。
流化床炭化法则是利用流化床反应器将生物质炭化成生物炭。
在实际应用中，不同的生物炭制备方法有着各自的优缺点。
1.生物炭的应用领域1生物炭的环境效应随着低碳经济和可持续发展理念的提出和实施,气候变化问题不容小觑,而COZ等气体的排放所造成的温室效应也成为全世界的环境难题;制备生物炭的生物质来源广泛,易集中处理,低污染,可再生,应用潜力巨大;Lehmann曾指出,植物光合作用吸收的CO2会转变为碳水化合物来储存,经过热解处理后得到的生物炭再重新施与土壤中会起到固碳的作用,这种循环可以称为一个净的“负碳”过程,可以有效缓解全球气候变暖问题34除此以外,生物炭因其自身的特殊性能还常常被用于水质净化,污水处理,废气处理等环境领域;如生物炭常被用于脱硝脱硫工艺中,通过吸附作用有效去除二氧化硫及氮氧化物等污染物;2>生物炭的农业效应己有研究发现,农林业废弃物通过热解炭化制备成生物炭并以土壤改良剂的形式重新施与土壤,可以起到改善土壤环境,增加土壤肥效,提高农作物产量,并修复土壤的效果,若能运用于实际中,能极大的促进土壤的可持续利用和农业的绿色发展;生物炭含有丰富的矿质元素,施加到土壤中可提高土壤中P, K, N, Mg, Ca, N等元素的含量,尤其是畜禽粪便生物炭对贫瘩土壤的养分补充效果非常明显;生物炭的石灰当量值较大,因此施与土壤中能与石灰有同样的作用,通过提高土壤碱基饱和来降低可交换铝水平,而酸性土壤的pH值也可以通过生物炭对土壤质子的消耗作用来完成35-37,进而改良酸性土壤养分的有效性;生物炭自身的高碳含量,不但可以增加土壤中的有机碳,还可以一定程度的提高土壤中有机质的含量,外加它本身就具有一定的吸水能力,因此,能大幅度的提升和改善土壤整体的养分吸持容量和持水能力;在土壤保肥方面,生物炭因其自身的特殊性质具有较高的吸附能力,阳离子交换量CEC和化学反应性,因此,常起到肥料缓释载体的作用,通过延迟和缓冲土壤中肥料的释放来提高其利用率38,39;同时,生物炭的水肥吸附作用及孔隙结构能有效的改善土壤微生物环境,为有益微生物的生存提供良好的栖息环境,促进其种群的繁硝和活性的保持40-423生物炭的能源效应化石能源作为人类文明进步和社会发展所依赖的主要能源结构,因为不可持续性和人类的巨大消耗使其逐渐走向枯竭;能源危机也因此成为全球高速发展的限制性因素,如何探索和发现新型替代能源己是燃眉之急43;生物炭作为一种可再生碳源,燃烧性能好,热值高,清洁,无污染,因而具有极大的开发潜力;我国每年秸秆产量有七亿吨,制成生物炭具有的热值高达亿吨,价值折合Ig00亿元人民币,可填补我国燃煤缺口的一半以上,可应用于农村分散供热,供暖以及城市集中供暖,发电等,有效调整我国能源结构,为绿色可持续发展提供新型起步点和着眼点;除此以外,生物炭制备过程中获得的混合气和生物油以蒸汽催化的方式进行重新整合收集后可得氢气副产品,作为一种新原料和能源被用于合成氨等其它方面与领域44;而生物油也可升级加工为工业化学品,和化学还可进一步精炼得到生物柴油燃料;因此,生物炭制备过程中所产生的生物能源品可在一定程度上缓解化石能源的压力,并从总量上减小了化石原料的碳排放量;1在污水处理中的应用生物炭的多孔结构及高比表面积使其与活性炭类似,可以用于环境中的污染物的吸附剂Beesley L, et al., 2010; Beesley L, et al., 2011; Chen X, et al.,2011; Ippolito J A, et al. , 2012a;目前,己有很多研究使用废弃物制成的生物炭来去除水中的污染物,并且对多种污染物都有显着的吸附效果Cao X D, et al.,2009; Chen X, et al.,2011;Dong X, et al.,2011;Ippolito J A, et al.,2012a;Qiu Y, et al. , 2008 ; Uchimiya M, et al. , 2010;生物炭在污水处理方面的应用主要包含两个方面,即有机污染治理和无机污染治理;有机污染物主要包括染料、酚醛树脂、农药、芳烃以及抗生素等,无机污染物主要包括阳离子和阴离子;Chen等Chen X, et al. , 2011报道了由硬木和玉米秸秆制备的生物炭对Cu和Zn有很强的吸附性,分别高达和 mg/g o Klasson等使用杏仁壳生物炭吸附水中的二嗅氯,其比表面积可达到344 m2/g,最大吸附量为102 mg/gKlasson K T,et al. , 2013 o Cao等Cao X D, et al., 2009研究表明在200 0C条件下由牛粪制得的生物炭优于市售活性炭,可以有效地去除水中的铅和萎去津,对铅的吸附可达680 mmol Pb kg-1,在铅和萎去津共存的情况下,竞争吸附很小,Pb在富含磷酸盐和碳酸盐的环境下形成了矿物沉淀因而降低Pb在溶液中的有效性;Uchimiya等将Cd, Cu, Ni, Pb的固定归因于阳离子交换和二电子基团C=CUchimiya M, et al. , 2010 o氧化还原反应也可能在吸附过程中发生,如使用甜菜根生物炭去除Cr}OL的实验中,CrOI会被还原成CrIII,并与生物炭发生鳌合Dong X, et al.,2011;2>在土壤改良中的运用生物炭具有化学和热稳定性,可以持久保存在土壤中不被矿化;在土壤中施加生物炭后可以改良土壤的酸碱度,并能提高土壤的持水能力、养分含量和阳离子的交换能力,农作物的产量也得到了提高;首先,生物炭可以提高土壤的pH值、改善土壤的质地并增加盐基交换量,使得土壤的CEC增加Hossain M K, et al. , 2010; Laird D, et al. } 2010; Van Zwieten L, et al. } 2010;同时,生物炭含有大量的可以增添离子交换点位的经基、梭基和芳环结构等基团,从而可以对植物吸取营养元素产生影响Woods W I, et al. } 2009;此外,生物炭还可以有效地对土壤中的营养元素循环起到调节作用,借此提高土壤的持水能力和供水能力Chen Y, et al. } 2010; Laird D A, 2008,通过减少水溶性离子的迁移性而防止营养元素的流失,使其在土壤中可以缓慢而持续地释放,从而对肥力进行保持Woods W I, et al. } 2009,若再与其它肥料搭配施用,会使得作物具有更好的增产效果Glaser B, et al. } 2002;生物炭拥有多孔性结构和较大的比表面积,这可以增强微生物的存活能力,调控土壤微环境以改善土壤;最后,生物炭可以转变有毒元素的存在形态来减小其危害,有助于植株正常发育;研究表明Cox D,et al. } 2001; Topoliantz S } et al. } 2005 ; Van Zwieten L, et al. } 2010,生物炭的施加能增大土壤pH值,并且可以降低重金属的交换态含量,提高植物营养元素的利用性,导致植株生长的促进;C3在碳库中增汇减排温室气体排放增多、自然气候变化异常等环境形势日趋严峻,温室气体减排己成为各国面对的挑战之一;研究表明,大气中的碳素含量持续升高的原因主要为土地的大量利用导致土壤碳汇损失Lal R, 2004;作为稳定富碳的物质,生物炭的制备和保存均可以对碳素成分进行固定避免进入大气中,这便十分有效地发挥了土壤碳汇的作用,其减排机理主要有可以稳定固定碳素、与土壤中矿物形成团聚体以降低分解陈小红,等,2007;潘根兴,等,2007,降低土壤中有机碳的矿化水平潘根兴,等,2000, 2007以及对土壤中释放的其它温室气体如NOX,CH4等进行调节Roberts K G, et al. , 2010 ; Yanai Y, et al. , 2007;这可以对气候变化以及全球热辐射的平衡起到一定的积极作用Kuhlbusch T A, 1998 ;Lehmann J, et al.,2006;。
生物质热解制备高品质炭材料及其功能化应用生物质热解是利用高温条件下无氧加热产生的化学反应，将生物质转化为炭材料的一种方法。
与传统的化石燃料相比，生物质热解制备的炭材料具有更低的碳排放和环境影响，因此被广泛地应用于环境保护、能源储存等领域。
本文将介绍生物质热解制备高品质炭材料的方法及其功能化应用。
一、生物质热解制备高品质炭材料的方法生物质热解制备炭材料的关键在于选择适当的生物质原料和热解条件。
常用的生物质原料包括木材、秸秆、稻壳等，这些材料中含有丰富的碳水化合物和纤维素，是制备炭材料的理想原料。
热解条件通常是在高温下进行，一般在450℃至1000℃之间，热解时间也很重要，一般需要几小时至几十小时不等。
在热解过程中，生物质会分解为气态、液态和固态产物。
气态产物主要是水蒸气、CO2和少量的其他气体，液态产物包括生物油和酚类化合物，而固态产物就是炭材料。
为了获得高品质的炭材料，需要优化热解参数，如热解温度、热解时间、升降温速率等。
二、高品质炭材料的功能化应用高品质的炭材料具有很多优异的性能，如高比表面积、低密度、优异的机械强度和耐化学腐蚀性等，这些性质使其广泛应用于环境治理和能源储存领域。
1.环境治理生物质炭材料可以吸附各种有机和无机污染物，如有机染料、重金属离子等。
炭材料具有高比表面积和孔隙结构，可以提高吸附性能。
此外，生物质炭材料还可以作为吸附剂、废水处理剂、气相过滤器等，对环境污染具有良好的治理效果。
2.能源储存生物质炭材料可以作为电容器电极材料，用于储存电能。
炭材料具有优异的导电性和孔隙结构，可以提高电容器的能量密度和功率密度。
此外，生物质炭材料还可以作为锂离子电池的负极材料，用于储存电能。
炭材料具有大量的微孔和介孔，可以提高锂离子电池的循环性能和能量密度。
结论生物质热解制备高品质炭材料是一种绿色、可持续的方法，具有优异的性能和广泛的应用前景。
生物质炭材料可以用于环境治理、能源储存等领域，对减缓能源短缺、改善环境质量发挥重要作用。
生物炭的制备与应用研究生物炭是一种由生物质材料经过高温和无氧条件下热解制备而成的固体炭材料。
生物炭的制备与应用研究已经成为热点领域，其在土壤改良、环境治理、农业生产等方面具有广阔的应用前景。
本文将介绍生物炭的制备方法、特性及其在不同领域的应用研究进展，以期为进一步开发生物炭的潜力提供参考。
一、生物炭的制备方法生物炭的制备方法多种多样，主要包括植物残渣和农业废弃物直接炭化、生物质热解和气化过程产生生物炭、微生物和生物质协同耦合等。
植物残渣和农业废弃物直接炭化是较为简单的方法，可以通过焚烧、热解和炭化等方式进行。
1. 焚烧法：将植物残渣和农业废弃物集中燃烧，高温下便会产生大量焦油和气体，而较重的有机物质则会烧成生物炭。
这种方法操作简便，但是存在污染环境的风险。
2. 热解法：将原料加热至500-600°C的高温下进行热解，可以得到生物炭。
这种方法制备的生物炭具有较高的孔隙度和表面积，适用于吸附和催化应用。
3. 炭化法：将原料与木炭或炭化剂混合后加热，热解后得到生物炭。
这种方法能够控制生物炭的孔隙结构和表面性质，适用于制备特定性能的生物炭。
二、生物炭的特性生物炭具有多种优异的特性，使其在土壤改良、环境治理和农业生产等领域具有广泛的应用价值。
1. 孔隙结构：生物炭的孔隙结构丰富，具有大量微孔和介孔，有利于储存水分和养分，提高土壤保水保肥能力。
2. 富含微量元素：生物炭中富含多种有机物和微量元素，有利于提高土壤肥力和改善土壤质地。
3. 吸附性能：生物炭具有优异的吸附性能，能够有效吸附重金属离子、有机污染物等，对环境中的污染物有良好的修复效果。
4. 酸碱中性：生物炭的pH值在中性范围内，能够调节土壤酸碱度，改善土壤环境。
5. 保水保肥：生物炭能够吸附并稳定有机物质，延缓养分释放速度，提高土壤保水保肥能力。
三、生物炭在不同领域的应用研究进展1. 土壤改良领域：生物炭在土壤改良领域应用广泛，可以改善土壤结构、增加土壤孔隙度，提高土壤肥力和持水能力。
生物质炭种类介绍如下：
生物质炭是指通过生物质热解得到的一种炭化产物，由于其具有多孔性和稳定性，被广泛应用于环境污染治理、农业生产、能源和化学工业等领域。
根据原材料和制备方法的不同，生物质炭可以分成不同的种类，以下是其中几种常见的介绍。
一、木质炭
木质炭是由木质材料经过高温热解得到的一种生物质炭，主要成分为碳、氧和氢。
因为木材体积大、能存储较多的碳，所以木质炭是比较常见的一种生物质炭。
木质炭的用途主要包括土壤改良、饲料添加剂、活性炭等领域。
二、秸秆炭
秸秆炭是指由农作物秸秆等废弃物热解而成的生物质炭。
作为常见的农业废弃物，秸秆具有大量的生产和消费，热解成炭后有助于减少农业废弃物的排放，同时也有利于土壤改良和农业生产等领域。
三、果壳炭
果壳炭是由各种植物果壳热解得到的生物质炭，由于其特殊的物理和生化特性，具有吸附剂、覆盖剂、提神醒脑等多种用途。
在农业生产中，果壳炭主要作为肥料添加剂来提高土壤肥力，促进作物生长。
四、活性炭
活性炭是由各种天然和人造的高碳素材料如木材，煤、贝壳、木质纤维以及水泥生料等作为原料制造的一种特种炭，用途广泛，可以用于化学工业、制药工业、饮用水净化等领域。
其制备方法比较复杂，需要经过高温热解、蒸汽活化、酸洗或碱洗等步骤进行处理。
总之，生物质炭的种类繁多，各种生物质原材料都可以制备成炭。
因此，在生物质炭的应用领域中，不同的炭质对应了很多不同的应用场景，而生物质炭的生产和应用也为反转低碳逐渐提供了新途径，同时也为我们的生产和生活带来了诸多便利和好处。
生物质炭化技术的研究及其应用随着全球能源需求的不断增长，化石能源的资源缺乏和环境污染问题越来越严重，生物质能源成为了更加重要的研究热点之一。
生物质炭化技术作为其中的一项关键技术，其研究与应用备受关注。
本文将从生物质炭化技术的基本原理、研究及其应用方面进行讨论，旨在探究其对于生物质能源的发展和可持续发展的作用。
一、生物质炭化技术的基本原理生物质炭化技术，也称作生物质热解技术，是通过高温无氧或少氧条件下，将固态生物质材料进行加热分解，生成固体炭和气体等热解产品的一种技术。
在此过程中，大量的焦油、酚等化合物被气化蒸馏出来，产生高价值的燃料气体。
同时，将分解后的固体生物质进行压缩成高密度的生物质炭，不仅增加了生物质富含的有机质的热值，还可以作为一种高效、环保的固体燃料用于取暖、发电等多种用途。
二、生物质炭化技术的研究现状目前，生物质炭化技术的研究重点主要针对技术改进以及生物质炭化产物的分离、提纯等方面。
其中，技术改进为主要研究方向，包括炭化温度、炭化时间、保温时间、反应气氛调控等方面的优化研究。
生物质炭化技术的研究与应用主要有以下几种类型：1.传统固体两相炭化技术。
该技术主要将固态生物质材料高温炼炭，生成赤土、固态炭和液态炭等多种炭化产品。
该技术的优点在于工艺简单，易于实施，但是其仅可以获得固态炭，无法进行分离提纯等后续加工。
2.旋转式材料接触炭化技术。
该技术可以实现“一步到位”生物质炭化和气化，获得生物质炭和燃料气体等多种热解产物。
与传统固体两相炭化技术相比，该技术可以快速得到高品质生物质炭和燃料气体，但是其可控性和经济性存在一定难度。
3.热泵炭化技术。
该技术利用热泵技术，通过实现生物质材料和热载体的接触，将生物质热能转化为燃料气体和生物质炭。
该技术得到的生物质炭质量高、收率高、可控性好。
4.旋转床炭化技术。
该技术通过旋转床的转动，使生物质材料在加热的同时进行均匀混合，从而实现了生物质材料炭化的均一性和收率的优化。
生物炭材料的制备及其应用生物炭材料是一种新型的碳质材料，可以通过将生物质材料高温炭化得到。
它具有一系列优异的性质，如高孔隙度、大比表面积和较好的吸附性能等。
因此，生物炭材料在环境污染治理、土壤改良和能源储存等方面有广泛的应用前景。
一、生物炭材料的制备方法1. 热解法热解法是生物炭材料制备的常用方法。
它利用高温环境炭化生物质材料，生成生物炭材料。
通常将生物质材料放在密闭的容器中，以高温烘焙，使其中的有机物质分解并产生少量的气体和液体，剩余物便为炭质材料。
2. 气相炭化法气相炭化法是一种较新的制备生物炭材料的方法。
该方法利用高温化学反应来制备生物炭材料。
首先将生物质材料加热至高温，分解成一些微小的分子，然后将这些分子传送至高压的气体中，压力使分子发生聚合，由此生成生物炭材料。
3. 水热法水热法也是一种常用的生物炭材料制备方法。
该方法利用水的高温高压条件来制备生物炭材料。
首先将生物质材料与水混合，然后将混合物加热至高温高压条件下进行反应。
反应过程中，生物质材料分解产生较高的碳化物含量，最终得到生物炭材料。
二、生物炭材料的应用1. 环境污染治理生物炭材料具有较好的吸附性能，可以有效地去除水和空气中的污染物。
例如，生物炭材料可用于净化污染水体和空气中的有害气体，如无机离子、挥发性有机物等，可以达到良好的净化效果。
2. 土壤改良生物炭材料可以改良土壤结构，增强其肥力。
其具有良好的渗透性和保水性，可以增加土壤中的水分和养分。
此外，生物炭材料可以提高土壤的酸碱度，有利于作物生长。
3. 能源储存生物炭材料可以作为一种新型的能源储存材料。
其具有高比表面积和较好的导热性能，可以在多个领域中发挥重要作用，如锂离子电池、超级电容器和储氢技术等领域。
结论生物炭材料制备方法的不断改进和生物炭材料应用的不断推广，使得生物炭材料在环境污染治理、土壤改良和能源储存等方面的应用前景越来越广阔。
未来，随着技术的不断发展和应用的不断扩大，生物炭材料还将在更多领域中发挥重要作用。
生物质碳的性质及环境应用1 生物质炭的性质生物质炭指在缺氧或限氧条件下对生物质进行高温热解处理后的残余固态物质，同时伴随着可燃气体和生物油的产生。
生物质炭的物化性质（如元素的含量、比表面积、孔隙结构、总孔容和表面官能团等）和产率与所用原料和制备条件（如温度、停留时间和压力等）紧密相关。
总的来说，生物质炭是一种含有多环芳烃等多种表面官能团的多碳物质，具有孔隙结构发达和高度的化学/生物稳定性分子结构的特点。
通常认为，生物炭属于黑炭范畴的一种，根据生物质材料的来源，生物炭可以分为木炭、竹炭、秸秆炭、稻壳炭等[1]。
同时，生物质炭含有的多种化学官能团使其能显示出亲水、疏水、酸性等多种性质[2]。
生物质炭的环境功能主要决定于其理化性质。
制备生物质炭的材料和制备条件如温度、氧气含量和时间对生物质炭的性质有比较大的影响[3]。
因此，由于制备生物质炭的原料不同，制备条件各有差异，获得的生物质炭的性质存在很大差异。
例如，畜禽粪制备的生物质炭养分含量高于木屑制备的生物质炭的。
高温条件下制备的生物质炭(700 ℃)比低温下制备的生物质炭(400 ℃)有更高的孔隙度，吸附能力也较强。
Mahinpey等[4]采用小麦秸秆探讨了热解压力、温度和气流速率对生物质炭产率和性质的影响，发现生物油的产率随着压力的增高而增大，生物质炭相比于原秸秆具有更低的H:C和O:C比。
Hossain等[5]研究了温度对活性污泥生物质炭的产率和性质的影响，指出生物质炭产率和氮含量随着热解温度的升高而降低，而微量元素含量却随温度上升而上升。
Ozcimen等[6]使用杏核、榛壳、葡萄籽和栗壳几种不同的生物质原料进行生物质炭的制备，指出生物质炭是一种含碳量高、热值高和相对无污染的潜在固体生物能源。
2 生物质炭的环境应用研究发现，生物质炭具有改良土壤，提升土壤肥力，增加土壤中碳汇，减少温室气体排放等作用。
同时，生物质炭的孔隙结构发达，表面官能团丰富，生物稳定性高等特点，使其可以作为一种吸附剂进行使用[7]。
生物质炭的应用昆明理工大学生物质能源是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，最有可能成为21世纪主要的能源之一。
据估计，植物每年贮存的能量大约为世界主要燃料消耗的10倍；而生物质能作为能源的利用量还不到总能源消耗的1%。
这些未加以利用的生物质绝大部分通过自然腐解和碳素释放的方式回到自然界之中。
事实上，生物质能源是人类利用最早、最多、最直接的能源，至今，世界上仍有15亿以上的人口以生物质作为生活能源。
生物质燃烧是传统的利用方式，不仅热效率低下，而且劳动强度大，污染严重。
通过生物质能源转换技术可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭，石油和天然气等燃料，从而减少对矿物能源的依赖，保护国家能源资源，减轻能源消费对环境造成的污染。
我国政府提出坚持“非粮为主、不与民争粮、不与粮争地”的生物质能源发展的基本原则。
农林废弃生物质原料包括植物类废弃物（农林生产过程中产生的残余物）、动物类废弃物（牧、渔业生产过程中产生的残余物）、加工类废弃物（农林牧渔加工过程中产生的残余物）和农村城镇生活垃圾等四大类。
云南丘北是我国著名的辣椒之乡，以辣椒秆，秸秆等为代表的农林生物质原料产量丰富（部分农林生物质资源如图1所示）。
通过炭化（干馏）的方式对丘北县八道哨的农林生物质原料进行热解，并对热解气体和生物质炭产品进行加工处理，不仅能够实现生物质能源的高效利用，而且还能够改善该地的生态环境。
图1农林生物质原料（核桃壳、甘蔗渣、玉米芯、松子壳、秸秆、辣椒秆）生物质热解气化可将生物质原料转化为以CO和H2为主的气体燃料，可直接转换实现燃气、热能和电能的供给。
同时燃气可以通过甲烷化反应，进而制备高品质生物质合成天然气（Bio—SNG），是生物质能开发的重要技术途径，此外，生物质热解之后产生的生物质炭是一种清洁环保的产品，通过加工处理，可以将生物质炭制备为各种高性能，实用的产品。
生物质热解流程及装置如图2所示, 生物质炭如图3所示。
图2生物质热解流化床装置图图3生物质炭（核桃壳炭、玉米芯炭、椰子壳炭、稻壳炭、秸秆炭）昆明理工大学冶金与能源工程学院通过多年研究，在生物质炭的应用方面取得了一定成果，可以将生物质炭应用于以下方面：一、制备高性能机制炭二、制备过滤炭砖三、制备具有吸附功能的炭工艺品四、制备环保无烟香一、高性能生物质机制炭的制备长期以来，木炭一直被广泛地用作生活燃料，如取暖、烧烤、火锅燃料，木炭是将木材在缺氧的条件下燃烧或热解而制取的，生产木炭需要消耗大量的森林 资源，严重破坏了生态环境，我国森林覆盖面积不到国土的10%,森林的形成需 要一定的生长周期，大量的森林砍伐不符合保护生态环境、创建低炭社会、发展 循环经济的要求。
土窑制炭工艺具有密封性差、生产周期长、产量低、成本高等 缺点。
生物质是典型的可再生能源，其具有来源广泛，储量丰富，生长周期短等 优点。
地球上每年生产的生物质总量约为1400~1800亿吨，我国每年废弃的秸秆 高达60亿多吨，资源化潜力巨大。
因此研发一种来源广泛、绿色环保、成本低 廉、工艺简单的生物质机制炭制取方法对减少森林资源的破坏以及满足生产生活 对燃料的需求具有十分重要的现实意义。
可以利用生物质热解后剩下的生物质炭制备一种含碳量高、 燃烧时间长、脱灰效果好、无烟无味符合环保要求的生物质机制炭。
该制备过程是以来源丰富、 价格低廉、可再生且易于粉碎的生物质为碳源，具有大规模生产价格低、收率高、 热值高、孔隙率高、广受市场欢迎的生物质机制炭的潜能。
生物质机制炭的制备 流程如图4所示：图4生物质机制炭制备流程图具体步骤和工艺如下所述：⑴ 收取核桃壳、松子壳、椰子壳、玉米芯、甘蔗渣、糠醛渣、咖啡壳、花生壳等农林生物质原料；⑵ 炭化：将粉碎后的生物质原料放入流化床中于 400 °C ~900°C 下热解制炭，将热解过程中产生的生物质气体进一步处理后用作燃气；⑶制棒：将生物质炭粉碎后与一定比例的粘结剂，助燃剂，发泡剂，水混合均 匀，将混合均匀的物料放入制棒机中通过螺杆的压力和高速旋转的离心力将原料 压制成带有中心孔的炭棒，之后将机制炭棒烘干即可得到高性能生物质机制炭。
各组分物料配比如表1所示：表1生物质机制炭各组分配料量（ wt.% ） 生物质炭粘结剂 发泡剂 水分 70~80 5~15 1~5 5~10匣蚪收華” => 二运优£干懾〕本发明的有益效果为：机制炭的固定炭含量＞80%灰分W5%热值》35MJ/Kg 燃烧时最高温度可以达到430°C ;且该机制炭的生产方法简便，脱灰效果好，孔隙率高，与传统的先成型后在土窑中炭化的机制炭制备方法相比，该方法采用先炭化后成型工艺，炭化过程中密封效果好且热解烟气得到充分利用，大幅度地提高了生物质炭产率，有效地缩短了生产周期，降低了生产成本；该生物质机制炭的生产成本为1800元/吨，比传统生产方法降低了600元/吨；该生物质机制炭市场售价为3500元/吨，比传统生产方法平均市场售价降低了500元/吨；且该方法制备的机制炭平均产量高达50吨/月，比传统制备方法的平均产量提高了20吨/月图5生物质机制炭实物图图6生物质机制炭燃烧及脱灰效果图、过滤炭砖的制备现在房屋的地面最常见的为现浇混泥土，或是在混泥土中加入石粒而磨成水磨石地面，也有铺设瓷砖或大理石的，这种地面或地面装饰品都有一个缺陷，即不能吸水，以致搞卫生时用水擦洗地面以后水分久久不能消去，下雨天鞋子上所带的泥水将地面弄得泥泞不雅，而且在春节的南风天时地面也非常潮湿，既不卫生也不利于存放物品。
80年代中期以前，虽有用粘土烧制的红地砖，它有防潮作用，但由于其硬度差，容易磨损而逐渐不为人们所使用。
利用农林生物质原料热解后的生物质炭可以制备一种过滤地面炭砖，这种地面炭砖能快速地将砖体表面的水分吸干而保持砖面干爽，同时砖体硬度不受所吸水分的影响，砖体所吸收的水分能很快地向下注入地下或向上挥发于空气中。
本技术所制备的过滤地面炭砖主要由水泥、生物质炭末、骨料和发泡剂组成，水泥为粘结剂，水泥可以用普通水泥、白水泥或其他颜色的水泥，可以只用一种水泥，也可以两种或几种水泥混合使用。
骨料主要由微硅粉、砂、石粒、石粉、烧制的粘土砖碎块以及建筑垃圾等原料来充当，可以只用其中一种骨料，也可两种或数种骨料混合使用。
其中生物质炭末为农林生物质原料（核桃壳、松子壳、辣椒秆、秸秆、烟秆、花生壳，咖啡壳、椰子壳、玉米芯、甘蔗渣、糠醛渣等）经热解（干馏）后剩余的生物质炭。
发泡剂的作用是使炭砖在成型的过程中发酵并产生大量孔隙，孔隙的存在有利于对水分的吸收和过滤。
为便于砖体内水分向下注入地下，同时阻止地下的水分浸湿砖体，砖体下面可有支撑砖体的柱脚。
本技术所制备的过滤地面炭砖有如下优点：1，所用的植物炭性质稳定，具有很好的吸水性，可以收集、过滤雨水，其吸水后不影响自身的性能和硬度，且很快地将水分散发。
混泥土砖体里面有分散的生物质炭末，且经过发泡剂发酵之后生物质炭末的孔隙大幅度提升，砖体的吸水性能良好，从而能够保持砖面干爽；2，砖体吸入水分以后也不影响砖体的硬度，砖体所吸收的水分能够较快地向下注入地下或向上挥发于空气中；3，生物质炭主要由农林生物质原料（核桃壳、松子壳、辣椒秆、秸秆、烟秆、、花生壳，咖啡壳、椰子壳、玉米芯、甘蔗渣、糠醛渣等）热解（干馏）而得，充分利用了植物废料，变废为宝，而且热解过程中产生的气体可以用作生活燃气，实现了一举多得的有益效果；4,炭砖中所添加的微硅粉为工业硅生产企业难处理废料，炭砖的大规模生产和应用将有效地解决硅厂微硅粉堆放难处理的问题，变废为宝；5,该技术所制备的过滤地面炭砖可部分替代地面砖、瓷砖，节约自然资源。
下面结合具体实施步骤和附图对本实用新型技术作进一步说明：制备过滤炭砖的流程图如下所示：图7过滤炭砖制备流程图具体实施步骤：⑴ 收取辣椒秆、烟杆、核桃壳、松子壳、椰子壳、玉米芯、甘蔗渣、糠醛渣、咖啡壳、花生壳等农林生物质原料；⑵ 炭化：将粉碎后的生物质原料放入流化床中于400 °C ~900°C下热解制炭，将热解过程中产生的生物质气体进一步处理后用作燃气；⑶配料：将生物质炭粉碎后与一定比例的水泥，发泡剂，水和骨混合均匀，水泥为粘结剂，生物质炭末为吸水剂，发泡剂主要作用是使生物质炭末与其他配料在模具中成型过程中发酵产生大量孔隙，从而达到具有高渗透性和吸水性的目标。
个组分配料比如表2所示。
其中水泥可以用普通水泥、白水泥或其他颜色的水泥，可以只用一种水泥，也可以两种或几种水泥混合使用。
骨料主要由微硅粉、砂、石粒、石粉、烧制的粘土砖碎块以及建筑垃圾等原料来充当，可以只用其中一种骨料，也可两种或数种骨料混合使用。
⑷将上述各组分混合并搅拌均匀，注入模具中挤压或振动压实成型，其中模具可以设计为不同形状，模具的内上层表面可以设计为花纹状，从而使炭砖上表面具有各种花纹或其他形状，以满足顾客的需求。
注模之后静置，固化后脱模，养护，最后除去砖体朝上一面表皮的水泥浆层，磨的同时加水冲洗，去除水泥, 即得成品。
表2过滤炭砖各组分配料量（wt.%）如图8所示，砖体内含有分散的植物炭末，在模具中成型的过程中植物炭末与发泡剂反应产生发达的孔隙，从而使炭砖具有很强的吸水渗透性能。
图8过滤炭砖剖视结构图如图9和图10所示，炭砖下面设计了长条状和立柱状柱脚，该外形便于水分向下注入地下,同时阻止地下水分浸湿砖体。
图9柱脚为长条状的实用新型结构示意图图10柱脚为立柱状的实用新型结构示意图三、具有吸附功能的炭工艺品的制备生物质炭工艺品是以生物质炭为材料经过相关技术和艺术加工而成的新型工艺品，它不但艺术形式多姿多彩、内容题材广泛、造型优美高雅，还保留了生物质炭的超强吸附能力，兼具净化性和美观性，主要有炭雕、炭画、炭+瓷（金属）等艺术形式。
是现代工艺品大家族中新兴的产品，日益受到人们的青睐。
随着社会的进步，人们的生活水平不断改善，人们对生活的质量要求不断提高，拥有健康、舒适、和谐、高雅的生活空间逐渐成为人们所向往的理想目标。
为了提高生活环境的的格调品位，更好的体现人们的素养追求，人们往往会选择一些工艺品陈列摆放在家居、办公环境中或轿车之内，不但能够增加环境空间的装饰效果，还能净化空气，改善办公环境空气质量，陶冶情操，缓解工作压力，提高工作效率。
虽然各种新型装修材料给我们的生活空间带来了更丰富、更舒适、更有格调的效果，但随之而来的环境污染也让人们防不胜防，于是各种风格，各种形式的，具有高吸附性能的生物质炭工艺品就成了人们的首选目标。
市场上的生物质炭工艺品题材广泛，造型各异，艺术形式多样，生物质炭工艺品的艺术形式分类如下：1、生物质炭工艺品的分类生物质炭工艺品是将经发泡剂发酵后的生物质炭制备为成型材料，并用工具进行艺术化的加工处理制成的工艺品。
