生物炭简介
生物炭资料
生物炭生物炭是一种源自自然界的、具有独特功能的碳质材料。
它是通过在无氧或低氧条件下加热生物质而制得的黑色颗粒或粉末。
生物炭拥有独特的孔隙结构和丰富的表面功能团，使其具有许多用途和潜在的应用领域。
生产过程生物炭的生产过程主要涉及生物质原料的热解或气化过程。
在这个过程中，生物质原料，如木材、秸秆等被加热至高温并在缺氧或低氧的环境中进行热解或气化，产生固体产品即生物炭。
物理性质生物炭的物理性质通常包括表面积、孔隙度、密度等。
生物炭的表面积通常较大，孔隙度丰富，这使得它具有较强的吸附能力和化学反应活性。
化学性质生物炭的化学性质取决于原始生物质的来源和生产过程中的参数控制。
生物炭中通常含有丰富的功能基团，如羟基、甲基等，这些功能基团使得生物炭在吸附、催化等方面具有特殊的性质。
应用领域生物炭在许多领域都有广泛的应用。
其中，农业领域是一个重要的应用领域之一。
生物炭可以作为土壤改良剂，提高土壤肥力和改善土壤质地。
此外，生物炭还可以作为畜禽饲料添加剂，提高动物的养殖效率。
在环境领域，生物炭也具有重要意义。
生物炭可以用于水处理、废水处理等领域，吸附有机污染物、重金属离子等，起到净化水质的作用。
除此之外，生物炭还可以用于能源生产、污染治理、建筑材料等领域。
生物炭具有广泛的潜在应用价值，因此受到越来越多研究和产业界的关注。
结语生物炭作为一种新型碳质材料，具有多样化的应用潜力，为解决环境问题、提高农业生产效率、推动可持续发展等方面提供了新的可能性。
随着对生物炭研究的深入，相信生物炭将在更多领域展现出其价值和潜力。
亚马孙平原土壤 生物炭
亚马孙平原土壤生物炭简介亚马孙平原的土壤是世界上最具特色的热带雨林土壤，它们在自然条件下，拥有丰富的有机质和养分。
然而，在人类的农业活动和森林砍伐的影响下，这些土壤的肥力和生态状况发生了显著变化。
生物炭的应用，为改善亚马孙平原土壤的肥力和生态状况提供了一种可能的解决方案。
生物炭是一种由生物质在高温下裂解生成的炭材料，具有丰富的孔结构和含氧官能团，因此具有较大的比表面积和较好的吸附性能。
在农业生产中，生物炭可以作为一种缓释肥料，提供养分，同时改善土壤的物理和化学性质。
在亚马孙平原的土壤中，生物炭的来源主要是农业残留物和森林砍伐残留物。
这些残留物在高温下裂解生成的生物炭具有较高的pH 值和较低的电导率，可以改善土壤的酸碱度和盐分状况。
同时，生物炭可以提供土壤的有机碳库，促进微生物的生长和繁殖，增加土壤的生物活性。
生物炭对亚马孙平原土壤改良的具体作用如下：1.提高土壤肥力：生物炭能够吸附和缓慢释放大量的养分，从而提高了土壤的肥力。
这对于亚马孙平原的农业生产和生态恢复具有重要的意义。
2.改善土壤结构：生物炭的多孔性和较大的比表面积可以改善土壤的通气性和排水性，有利于植物根系的生长和发育。
同时，生物炭还可以增加土壤的孔隙度和保水能力，有利于保持土壤的水分。
3.降低土壤盐分：生物炭可以降低土壤的盐分含量，从而改善土壤的盐碱化状况。
这对于提高土壤质量、促进植物生长和恢复生态具有重要的意义。
4.增加土壤微生物多样性：生物炭可以作为微生物的栖息地和营养来源，增加土壤中微生物的多样性和数量。
这对于提高土壤的生物活性和养分循环具有重要的意义。
5.减少温室气体排放：生物炭可以作为碳汇，吸收和固定大气中的二氧化碳。
同时，生物炭还可以通过改善土壤结构和微生物群落来减少甲烷等温室气体的排放。
这对于缓解全球气候变化具有重要的意义。
然而，生物炭的应用也存在一些限制和挑战。
首先，生物炭的生产需要大量的生物质原料，这可能会对当地的生态环境造成影响。
生物炭改良土壤的原理
生物炭改良土壤的原理
一、增加土壤有机质
生物炭是由生物残体在缺氧或低氧条件下热解形成的炭化物质。
它的有机碳含量很高，通常在60%以上。
将生物炭施入土壤后，能够显著增加土壤中有机碳的含量，提高土壤的有机质水平。
这种增加可以改善土壤的物理性质，提高土壤的保水能力和养分保持能力。
二、改善土壤结构
生物炭的多孔性和高比表面积使其具有良好的吸附性能，能够改善土壤的孔隙度和通透性，降低土壤容重，提高土壤的持水能力。
此外，生物炭还能促进土壤团聚体的形成，进一步改善土壤的结构和稳定性。
三、提高土壤pH值
生物炭具有较高的pH值，通常在7-9之间。
将生物炭施入土壤后，可以提高土壤的pH值，降低土壤酸度。
这对于改善酸性土壤和防止土壤酸化具有重要的意义。
四、吸附和缓释营养元素
生物炭具有巨大的比表面积和多孔性，能够吸附和缓释营养元素，如氮、磷、钾等。
这种吸附作用可以减少营养元素的流失，提高养分的利用率。
同时，生物炭的缓释作用可以调节养分的释放速率，延长养分供应时间，有利于植物的生长。
五、促进微生物生长繁殖
生物炭的多孔性和高比表面积为其提供了良好的生物环境，能够为微生物提供附着和栖息的场所。
同时，生物炭还含有一定的养分和有机碳，能够为微生物提供能量来源和生长所需的营养物质。
因此，生物炭的应用可以促进土壤微生物的生长繁殖，提高土壤微生物活性。
微生物的生长繁殖可以进一步改善土壤的理化性质，提高土壤肥力。
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进入木炭煅烧阶段
排出其中的大部分挥发组分，此时 生成的液体产物已经很少
•炭化结束后木炭中固定炭含量在75%～85%之间。
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• （1）堆烧法
•
• 程序： 将炭化原料竖立或横放在垫木上，上铺一层 小树枝或柴草，再用黏土覆盖密封，同时修筑一排烟口
或装一根排烟管，然后点火烧制。烧炭过程中，要注意 供给的空气量。
农业炭Agrichar
活性炭Activated carbon
强调用于农业土壤改良、作物增产的炭质材料，可认为生物炭在 农业科学的特定称谓 。
强调制作过程中为增强表面特性的应用而人为采用极高温( 通常＞ 700 ℃) 、物理化学手段( 如高温气体或化学药剂) 活化的、高比 表面积、高吸附特性的疏松多孔性物质，常用于受污染环境的修 复、环境工程处理等方面 。
•
•
出炭率：硬木原料 20%~35%，软木原料
14%~18%。
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• 比利时兰姆比奥特公司利用立式干馏釜进行连续生产， 由于这种大规模生产投资强度大，所以限制了在发展中 国家的应用。
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（2）窑烧法
• 程序：烘窑、缺氧闷烧、闷窑。
•
• 出炭率：黑炭15%~20%，白炭比黑炭少
•
1/4~1/3。
•
• 窑基上的空气进口不能关闭，窑顶部的孔下方堆放一些 易燃的碎棒或树枝，使窑易于点燃。
• 装窑结束后两扇门必须密封好。
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②炭化ห้องสมุดไป่ตู้从窑顶排孔燃着的木炭，确保窑内棒材能被很好地点燃。 炭化过程中根据烟的颜色来判断炭化程度，通过打开的关闭
窑基的空气孔来控制进程。
烟气的变化与反应过程：
白色烟汽
透明的蓝色
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生物炭的主要应用领域
生物炭在农业领域中具有广泛 应用，如改善土壤质量、提高 作物产量和减少化肥使用等。
生物炭还可以用于污水处理、 空气净化、能源生产等领域。
在环保领域，生物炭可以用于 重金属吸附、有机污染物的光 催化降解和微生物固定等。
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生物炭的性质与特点
生物炭的物理性质
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生物炭生产成本较高，市场推广难度较大
生物炭产业的发展前景与挑战
公众对生物炭的认知程度有限，需要加强宣传和教育 生物炭的商业化运作需要进一步完善政策和法规
生物炭技术的推广与应用中存在的问题及解决方案
生物炭技术的推广和应用中存在 的问题
技术研发和市场应用脱节，科技 成果转化难度较大
缺乏专业的技术人才和技术支持 体系
生物炭的主要特点
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生物炭的吸附性能
生物炭具有较好的吸附性能， 可广泛应用于水处理、土壤修 复、大气污染控制等领域。
生物炭的稳定性
生物炭具有较好的化学稳定性 ，可在较宽的温度和pH范围
内保持稳定。
生物炭的安全性
生物炭本身不含有毒物质，使 用安全可靠。
生物炭的可再生性
生物炭可由有机废弃物制备， 具有良好的可再生性，有利于
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供给情况
目前，生物炭的供给量还不能满足市 场需求，需要进一步扩大生产规模和 提高产品质量。
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生物炭的应用领域
农业领域的应用
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提高农作物产量
生物炭能够改善土壤结构，提高土壤的保水能力 和透气性，从而有助于提高农作物的产量。
增强农产品品质
生物炭含有多种营养元素和有机物质，能够为农 作物提供丰富的养分，从而提高农产品品质。
生物炭及改性生物炭的制备与应用研究进展
生物炭及改性生物炭的制备与应用研究进展一、概述生物炭，一种由生物质在缺氧或完全缺氧的条件下经高温热解产生的富含碳素的固态物质，近年来在环境、农业、能源等多个领域引起了广泛关注。
其独特的物化特性，如高孔隙度、大比表面积和优异的吸附性能，使得生物炭在土壤改良、污水处理、大气净化、能源储存等方面展现出巨大的应用潜力。
随着对生物炭研究的深入，改性生物炭的概念也应运而生。
改性生物炭是在原始生物炭的基础上，通过物理、化学或生物等手段，进一步优化其性能，拓宽其应用领域。
本文旨在综述生物炭及其改性产物的制备方法，以及它们在农业、环境保护、能源储存和材料科学等领域的应用研究进展，以期为生物炭的进一步开发利用提供科学依据。
1. 生物炭与改性生物炭的定义与特性生物炭（Biochar）是一种由生物质在缺氧或低氧条件下经过热解或气化等热转化过程生成的炭化材料。
它具有丰富的孔隙结构和优良的吸附性能，是一种重要的环境材料和能源载体。
生物炭的主要成分是碳，除此之外还含有氢和氧等元素，这些元素的含量取决于热裂解方法和炭化最终温度，而与原料类型关系不大。
随着炭化温度的升高，生物炭中碳元素的含量增加，而氢和氧的含量则相应降低。
改性生物炭则是在生物炭的基础上，通过物理、化学或生物方法进行改性处理，以进一步改善其吸附性能、提高其对特定污染物的去除能力或赋予其新的功能特性。
改性生物炭的制备方法多种多样，包括酸处理、氧化处理、还原处理、热处理、负载金属或纳米颗粒等。
生物炭及改性生物炭具有多种优良特性，如高比表面积、丰富的孔隙结构、良好的吸附性能、稳定性强、环境友好等。
这些特性使得生物炭及改性生物炭在农业、环保、能源等领域具有广泛的应用前景。
例如，在农业领域，生物炭可以用于土壤改良，提高土壤保水保肥能力，促进作物生长在环保领域，生物炭及改性生物炭可以用于污水处理、废气处理、固废处理等，有效去除污染物，提高环境质量在能源领域，生物炭可以作为可再生能源的载体，用于生产生物燃气、生物油等。
生物炭简介
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②炭化 从窑顶排孔燃着的木炭，确保窑内棒材能被很好地点燃。 炭化过程中根据烟的颜色来判断炭化程度，通过打开的关闭
窑基的空气孔来控制进程。
烟气的变化与反应过程：
白色烟汽
透明的蓝色
无色透明
成型棒料中水分蒸发
发生热解反应
炭化完成
• 不同炭化阶段的控制措施： • 点燃后不久，从烟囱冒出白色的烟，表明木材中水分蒸 发，碳化面积正在增加，此时要通过空气进口控制空气 供应量，依靠烟囱把炭化的气体排出。 • 注意：排烟口不能有火焰出现。 • 当烟色变为透明的蓝色，必须把所有的空气进口关闭。 这一阶段称为煅烧。 • 当烟气变得无色透明时，就要把烟囱也关闭，碳化过程 结束。 • 注意：烟囱不应过早关闭，以避免炭化不完全的情况发 生。
生成的果壳炭落入冷却段自然冷却后，定期由炉底部的装料装置卸出。
果壳炭化炉的炭化工艺
• 炭化工艺流程：
果壳（椰壳、杏核、桃核）经风选，除去沙石、土块后，用
提升机送至炉顶的加料槽，果壳借重力进入炭化槽，分别通 过预热段、炭化段、冷却段从卸料器出料。 • 通常，每8h加料一次，每1 h出料一次，物料在炉内停留时间 4-5 h，炭化连续进行。 炉内炭化区域温度通过调节进风口吸气量的多少进行控制。
木炭、木焦油、木醋液、可燃气体
• 干馏过程是生物质的热分解过程，是根据不同的受热温度分阶段进行 的。 热分解温度不同，则产物成分也不同。
成型燃料
装釜
干馏
冷却 副产品
木炭
外热式干馏炭化釜炭化的工艺过程
将成型燃料竖直摆放在炭化釜内，锁紧法兰，釜底点火加热， 产生的水蒸汽及烟由排烟孔排出。 当釜内温度升高到一定时，成型燃料热分解产生的可燃气体由 排气孔排出并在釜底点燃，给炭化釜继续加热炭化，直到气体 基本耗尽，冷却后即得木炭。
(完整版)生物炭简介
•
生物炭与水接触时的吸水能力取决于其结构特性
和表面浸润的情况，能吸收超过它自身质量的水分。长
时间储存在空气中，即使不淋雨雪，其含水量可能超过
50%，此时生物炭很容易破碎，而且不能用于冶炼。
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灰分
•
生物炭中的灰分含量及其组成与炭化最终温度、
原料种类和组成等因素有关。炭化最终温度越高，灰分
• 注意：排烟口不能有火焰出现。
• 当烟色变为透明的蓝色，必须把所有的空气进口关闭。 这一阶段称为煅烧。
• 当烟气变得无色透明时，就要把烟囱也关闭，碳化过程 结束。
• 注意：烟囱不应过早关闭，以避免炭化不完全的情况发 生。
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• ③冷却 • 将窑全部用砂浆粉刷几层，以把所有的开口、漏洞和裂
国家的应用。
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（2）窑烧法
• 程序：烘窑、缺氧闷烧、闷窑。
•
• 出炭率：黑炭15%~20%，白炭比黑炭少
•
1/4~1/3。
•
• 现状：发展中国家许多地方使用最简易的烘窑，用土覆盖木
•
柴或将木柴放入地坑内。这种窑不仅炭化过程慢而且
•
效果和质量都很差。
•
•
用窑烧法烧制木炭，其木炭的质量和产量与操作
当釜内温度升高到一定时，成型燃料热分解产生的可燃气体由 排气孔排出并在釜底点燃，给炭化釜继续加热炭化，直到气体 基本耗尽，冷却后即得木炭。
项目 投资 寿命
挥发分含量/% 固定碳/% 含水率/% 灰分/% 木炭色泽 热值/（MJ/kg） 木炭得率/% 木炭质量 副产品回收 污染情况
不同炭化炉性能比较
• ⑤闷烧：封闭通风管口，再经过0.5h后，封闭排烟管口， 进行封闭闷烧。
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生物炭在环境方面的应用价值
生物炭还可以用来处理工业废水、生活 污水。如纺织厂、造纸厂排出的污水。 对受重金属污染的土壤也有修复作用。 类似活性炭，可以吸附有毒气体，如熟 知的甲醛、笨、甲苯等。
生物炭在农业方面的应用
生物炭改善土壤的机理 1：生物炭能够显著提高土壤pH、改变土壤质 地、增大盐基交换量，从而引起土壤CEC（阴 阳离子交换量） 增加 ，促进植物离子吸收。 2：生物炭本身具有丰富的微孔结构与极强的 吸附性，因此可以吸附较多的养分元素、矿质 离子等。并且可以改变土壤的物理性状和结构， 促进土壤生物化学和物理化学的交互作用而提 高土壤养分利用率，及养分的缓释效应。以达 到提高土壤肥力的作用
The end, thank you !
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与其他形式炭的比较
概念 生物炭Biochar 炭Char 木炭/炭黑Charcoa 内涵 强调生物质原料来源和农业科学、环境科学中的应用，主要用于土 壤肥力改良、大气碳库增汇减排以及受污染环境修复 。 泛指炭材料，尤其强调天然火在自然状态下烧制形成 。 制作过程和性质特点与生物炭相似，多使用木头、煤炭作为原 料． 强调应用于燃料、工业热炼、除臭脱色的生物质热解残渣， 具有高热值和高内表面积 。
农业炭Agrichar
活性炭Activated ca炭质材料，可认为生物炭在农 业科学的特定称谓 。
强调制作过程中为增强表面特性的应用而人为采用极高温( 通常＞ 700 ℃) 、物理化学手段( 如高温气体或化学药剂) 活化的、高比表 面积、高吸附特性的疏松多孔性物质，常用于受污染环境的修复、 环境工程处理等方面 。 泛指各类有机质不完全碳化生成的残渣，包括炭黑、生物炭、活性 炭、焦炭等各种炭质材料。
⒕
生物炭在农业方面的应用
4：生物炭促进作物生长的另一机制，是生 物炭可以降低土壤中污染物的有效性， 表现出修复污染土壤和促进作物生长的 双重效果。
生物炭在新能源方面的应用
生物质能是地球上唯一可再生能源，在环境保 护、资源利用、资源再生方面具有利用优势被 认为是人类未来能源的重要来源。非常具有开 发潜力 。 生物炭制造过程中大约1/3转化为气体，1/3转 化为固体。这些气体和固体都能经过进一步加 工而为人们所利用。这些清洁的生物质能源可 以用来代替煤炭、石油天然气等。并且不仅应 用在农业，而且在医学、食品、园艺方面也有 较好的发展空间。
生物炭在农业方面的应用
3： 土壤中施入生物炭以后作物根部真菌繁殖能 力增强，刺激了微生物群落发生变化。因为生 物炭保留了生物质原有的结构，具有大量微孔 结构，可以为微生物生长提供良好的生存和栖 息发展的空间，减少了之间的竞争 。 同时生物炭的微孔结构可以较好的保持空 气、水分，这为微生物提供了良好的生长环境。 为微生物的理化性质提供了积极影响，也为微 生物生长和繁殖提供了有力条件
⒎
发展与展望
目前，生物炭研究还停留在实验室和田间的理 论阶段 。 从理论上看，生物炭理论基础浅易而不高深， 技术手段成熟而不繁琐，使得这项技术有着在 世界各地广泛应用的巨大潜力。 推广的当务之急是根据工农业应用的具体需要 针对性地优化生物炭的特性
发展与展望
另外人们需要开发一个生物炭的生产模 式，来确保他既能降低温室气体，又能 简单方便的在不发达国家的农场使用， 并且在发达国家大型农场中使用。 最后，要切实有经济上的刺激，从而提 高人们收集和处理废物的积极性。
黑炭Black carbon / Black char
生物炭具有较大的比表面积和孔隙度
图1 扫描电镜下的生物炭孔状结 构
生物炭在环境方面的应用价值
炭循环： 自然界碳循环的基本过程是：大气中 的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的 植物吸收，然后通过生物或地质过程以 及人类活动，又以二氧化碳的形式返回 大气中。
生物炭简介
姓名：刘遵奇 学号：20112310
生物炭的基本概念
定义： 生物炭( biochar) 是由生物残体在缺氧 的情况下，经高温慢热解( 通常＜ 700 ℃) 产生的一类难熔的、稳定的、高度 芳香化的、富含碳素的固态物质 。
不同材质烧制成的生物炭
玉米秸秆炭
花生壳炭 玉米芯炭 ⒉
基本特点特性 生物炭主要由芳香烃、单质炭和石墨等有机碳 组成，含有60%以上的碳元素，，可以视为纤 维素、羧酸及其衍生物、呋喃、吡喃以及脱水 糖、苯酚、烷属烃及烯属烃类的衍生物等成分 复杂各异的含碳物质构成的连续统一体，其中 烷基和芳香结构是最主要的成分．以及少量的 H O N S 等元素。
碳循环示意图
碳汇 碳负
⒐
生物炭在环境方面的应用价值
炭捕捉 一般情况下大气、土壤和海洋三者由生物 质作用通过碳循环够成平衡；但自工业革命以 后，由于人类活动的加剧，有机质分解加剧， 导致空气中的CO2浓度增加，致使平衡被打破， 也就是导致温室效应。 生物炭具有独特的稳定性，可将二氧化碳捕捉 并埋藏在土壤中几千年不会改变，达到很好的 碳封存效果。