Physico-chemical Characteristics of Biochars Prepared by Pyrolysis of Tobacco-stalk under Different Temperatures
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摘要: 分别对100 ~ 800 ℃下于马弗炉中低氧炭化制备的烟秆生物炭进行研究，分析其基础理化性质的变化。结果表明，烟草秸秆生物炭微量元素含量在热解温度为100 ~ 400 ℃时呈逐渐上升的趋势，在400 ~ 500 ℃时较为稳定；大量元素含量增加；C含量和N元素含量在100 ~ 300 ℃时逐渐增加，在400 ~ 800 ℃时先增加后下降，C/N在300 ~ 500 ℃时较为稳定。随着热解温度的升高，烟草秸秆生物炭表面水分子、甲基和亚甲基等官能团减少，C＝C含量逐渐增多；烟草秸秆生物炭的BET比表面积、孔径、比孔容均在400 ~ 500 ℃时较大。烟草秸秆生物炭的中孔较多，孔隙内部特征多为墨水瓶状孔。热解温度为400 ~ 500 ℃时，烟杆生物炭大量和微量元素含量相对较高，C/N较为稳定，孔隙结构最为复杂。Abstract: The tobacco stalk was carbonized under different temperatures from 100 ℃ to 800 ℃, and then the basic physical and chemical properties of biochars were measured. The results showed that the mineral micro-element contents of tobacco-stalk biochar were increased with the increase of pyrolysis temperature at 100-400 ℃ and kept relatively stable at 400-500 ℃. Mineral macro-element contents were showed overall an increased trend with the pyrolysis temperature rise. The contents of carbon (C) and nitrogen (N) were increased gradually from 100 ℃ to 300 ℃ and then were declined from 400 ℃ to 800 ℃, and the C/N ratio was relatively stable at 300-500 ℃. With the increase of pyrolysis temperature, surface functional groups of tobacco-stalk biochar get condensed and its aromatization degree was heightened. With the pyrolysis temperature rise, the porosity of tobacco-stalk biochar was increased first and then decreased. The BET specific surface area, pore size and pore volume of tobacco-stalk biochar were the highest at 400-500 ℃. The mesopores were the main type of pores in tobacco-stalk biochar and mainly consisted of ink-bottle-like pores. The tobacco-stalk-biochar had higher macro- and micro elements, stable C/N, and complex pore structure at 400-500 ℃.
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Keywords:
- Tobacco-stalk /
- Biochar /
- Pyrolysis temperature /
- Physical property /
- Chemical property
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我国每年会产生大量的废弃秸秆，而对产生的秸秆进行焚烧处理 [1]，既造成生物质资源的严重浪费又导致了环境污染,同时还是造成烟田土壤病虫害发生的主要诱因之一[2-3]。为了寻找最佳的秸秆处理方法，国外学者主要通过将烟草秸秆制备成烟草乙醇、生物质燃料、纸浆等方面开展研究[4-6]，国内一些科研技术工作者主要研究如何从烟草秸秆中提取生物质烟碱、如何将烟草秸秆制备成生物质燃料和有机肥等[7-9]，但是关于将烟草秸秆为主要原料生产生物质活性炭并将其广泛应用在烟田土壤保育及固碳资源减排领域等方面的相关技术研究鲜见媒体报道。因此，本文通过将烟草秸秆制备成生物炭的方式进行烟草秸秆的处理，并对烟草秸秆生物炭的理化性质进行研究。
生物炭主要是在特定条件下,对其他生物质原料进行加工得到的。其主要特点是碳含量相对较高、稳定[10-12]，含有大量的C、H、O、N等元素[13~14]，有羧酸酯化、芳香化和链状的分子结构[15-18]，富含羧基、酚羟基、羟基、脂族双键[19]并具有丰富的孔隙结构[20]。由于生物炭丰富的孔隙结构和元素含量，其在对土壤改良、土壤微生态的调控、提高了农作物种植产量等科学技术方面的应用受到了科研技术工作者极大的关注[21-22]，而对于生物炭在制备过程中理化性状的变化关注较少。
到目前为止，人们已经对烤烟秸秆炭化后原材料的产率、生成生物碳的阳离子交换量和pH等指标进行了较多研究[23-24]。但是前人研究中，热解温度大多集中于300 ~ 600 ℃，并且较少涉及烟草秸秆生物炭的孔隙结构和表面官能团等指标的测定。本文将对不同热解温度下（100 ~ 800 ℃）制备的各种烟草秸秆的生物炭理化性质进行了对比和分析，为烟草秸秆生物炭的广泛应用和发展提供更加全面的科学理论和技术参考。
1. 材料与方法
1.1 试验材料与生物炭的制备
烟草秸秆生物炭用限氧裂解法[15]制备。烟草秸秆于2013年在平顶山郏县收集，烟草品种为中烟100。将烟草秸秆风干，放入马弗炉内，以 20 ℃ min−1速度分别升温至100 ℃、200 ℃、300 ℃、400 ℃、500 ℃、600 ℃、700 ℃和800 ℃，并在该温度下炭化2 h。取出后，冷却，粉碎后过20目筛，作为烟草秸秆生物炭样本进行理化性质分析。
1.2 分析方法
制备的生物炭中矿质元素含量采用VISTA-MPX光谱仪测定；C、N元素含量用元素分析仪（vario MACRO cube，德国）测定；官能团红外分析仪（AVATAR 360 FT-IR SEP，美国）测定；比表面积和孔径分布采用全自动比表面积及微孔分析仪（Quadrasorb Si Four Station Surface Area Analyzer and Pore Size Analyzer，美国）测定。
2. 结果与分析
2.1 不同热解温度对烟草秸秆生物炭矿质元素含量的影响
由表1、表2可知，热解温度对制备烟草秸杆生物炭的大量、中量和微量矿质元素含量影响显著；大量元素P、K和中量元素Ca、Mg的含量在100 ~ 400 ℃时缓慢增加。热解温度为400 ℃时制备的烟杆生物炭中P、K、Ca、Mg四种矿质元素的含量变化极为显著，与热解温度为300 ℃时相比，其含量分别升高了89.15%、109.30%、128.93%和93.91%。由表2可知，Mn、Zn两种矿质元素的含量也有相同的变化规律；与300 ℃时制备的烟杆生物炭相比，热解温度为400 ℃时，Mn、Zn的含量分别提高了91.49%、65.45%。在600 ~ 800 ℃时，B的含量较高。
2.2 不同热解温度对烟秆生物炭C、N含量以及表面官能团的影响
由表3可知，随着热解温度的升高，C、N含量呈现出先升高后降低的趋势。热解温度为100 ~ 300 ℃时制备的烟杆生物炭中C、N含量均在逐渐升高；C、N含量在热解温度为400 ~ 600 ℃时急剧减少，与300 ℃时相比，400 ℃时的C、N含量分别降低了41.55%和41.58%；700 ~ 800 ℃时，C、N元素含量继续降低。不同热解温度下制备的烟杆生物炭中C/N比值逐渐降低，但在热解温度为300 ~ 500 ℃时基本保持不变。
表 1 烟秆生物炭大量和中量矿质元素随热解温度的变化Table 1. Mineral macro-elements and middle-elements of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures热解温度（℃）
Temperature磷
Phosphorus
(mg g−1)钾
Potassium
(mg g−1)钙
Calcium
(mg g−1)镁
Magnesium
(mg g−1)100 1.123 d 10.44 c d 14.05 e 1.50 d 200 2.786 d 26.54 d 26.56 d e 3.11 d 300 4.941 c 54.11 c 42.45 d 5.09 c 400 9.346 b 113.25 b 97.18 b 9.87 b 500 10.707 b 116.68 b 97.18 b 12.27 b 600 10.178 b 140.23 a 104.84 b 10.57 b 700 7.715 b c 112.58 b 80.19 c 7.43 c 800 18.209 a 115.86 b 202.43 a 22.01 a 注：每组同列的不同字母表示0.05 显著水平。下同。 表 2 烟秆生物炭微量矿质元素随热解温度的变化Table 2. Mineral micro-elements of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures热解温度（℃）
Temperature硼
Boron
(mg g−1)铁
Iron
(mg g−1)锰
Manganese
(mg g−1)锌
Zinc
(mg g−1)100 0.013 c d 0.125 d e 0.008 d 0.016 d 200 0.015 c d 0.361 d 0.026 c 0.030 c d 300 0.019 c 0.285 d 0.047 b 0.055 c 400 0.010 d 0.821 bc 0.090 a 0.091 b 500 0.011 d 1.152 b 0.090 a 0.090 b 600 0.067 a 0.946 b 0.095 a 0.094 b 700 0.040 b 0.811 b c 0.065 b 0.064 c 800 ℃ 0.020 c 1.862 a 0.236 c 0.140 b 注：每组同列的不同字母表示0.05显著水平。下同。 表 3 烟秆生物炭C、N元素含量随热解温度的变化Table 3. Contents of carbon (C) and nitrogen (N) in tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures热解温度（℃）
Temperature碳(%)
C氮(%)
NC/N 100 36.89 a b 2.40 b 15.36 a 200 41.00 a 3.56 a 11.50 b 300 41.01 a 3.80 a 10.80 b 400 23.97 b 2.22 b 10.77 b 500 15.22 c 1.43 c 10.64 b 600 7.55 d 0.84 d 9.01 b c 700 6.64 d 0.79 d 8.43 b c 800 3.49 e 0.71 d 4.95 d 由图1可知，不同温度制备的烟草秸秆生物炭的表面官能团种类和数量差异较大。波数3418.521 cm−1处是由羟基振动产生的谱峰[25]，其在热解温度为100 ~ 300 ℃时对红外射线的吸收强度最强，说明此时烟杆生物炭中的羟基基团含量较多，到400 ℃开始明显减弱，说明此时羟基开始降解并逐渐减少。2925.110 cm−1处是由甲基和亚甲基产生的吸收谱峰[26]，其在热解温度为100 ℃和200 ℃时有吸收谱峰，300 ℃时吸收谱峰逐渐消失，说明随着热解温度的升高，烟草秸秆生物炭中甲基和亚甲基正在逐渐降解减少。1624.335 cm−1处是由水分子和羧酸根振动产生的吸收谱峰[27]，其在热解温度为100 ~ 300 ℃时有比较明显的吸收谱峰，400 ~ 800 ℃时谱峰消失，说明随着热解温度的升高，烟草秸秆生物炭中水分子消失和羧酸根发生降解转化，烟杆生物炭的缩合程度上升并逐渐形成芳香结构。1445.087 cm−1处为木质素中芳香性C＝C振动产生的谱峰[28]，其在100 ~ 300 ℃时没有明显的吸收谱峰，400 ~ 800 ℃时有较明显的吸收谱峰，说明此时烟杆生物炭中芳香性C＝C含量较多。1300.000 ~ 300.000 cm−1处的吸收谱峰是由二氧化硅的振动产生的，其在热解温度为100 ~ 300 ℃时没有明显的吸收谱峰，在热解温度为400 ~ 800 ℃时出现明显的吸收谱峰，说明此时烟杆生物炭中主要含有二氧化硅。
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图 1 烟草秸秆生物炭的红外吸收光谱Figure 1. Infrared absorption spectra of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures综上所述，在热解温度为100 ℃时制备的烟草秸秆生物炭主要以纤维素和木质素等为主。在热解温度为200 ℃时制备的烟草秸秆生物炭中，纤维素初步分解为酸和羧酸盐。在热解温度为300 ~ 500 ℃时制备的烟草秸秆生物炭的主要成分为腐殖酸盐以及残留的多糖等。在热解温度为600 ℃时制备的烟草秸秆生物炭中含有腐殖酸盐和少量的二氧化硅、碳酸钙。在热解温度为700 ~ 800 ℃时制备的烟草秸秆生物炭中含有碳酸钙、硫酸钾和二氧化硅[28]。
2.3 不同热解温度对烟秆生物炭孔隙状况的影响
利用美国Quantachrome Instruments全自动比表面积、孔隙和化学吸附仪测得样品的氮气吸附-脱附等温线如图2所示。由Kelvin公式可知，在温度为77.4K下，氮气在生物炭表面的吸附量与氮气的相对压力（P/P0）有关，其中P为氮气的分压，P0为液氮温度下氮气的饱和蒸气压；当P/P0在0.05 ~ 0.35时，吸附量与相对压力的关系符合BET比表面积方程。
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图 2 烟草秸秆生物炭氮气吸附-脱附等温线Figure 2. Adsorption isotherms of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures当相对压力（P/P0）为1时，不同热解温度（100 ~ 800 ℃）下制备的烟草秸秆生物炭的氮气吸附量随着热解温度的升高先增后降，并且在热解温度为400 ℃时氮气吸附量达到最大值，说明在热解温度为100 ~ 400 ℃时，烟杆生物炭的氮气吸附量逐渐变大；在400 ~ 800 ℃时，氮气吸附量逐渐减小。
由图2可知，氮气吸附曲线在相对压力（P/P0）较低（0 ~ 0.8）时上升比较平缓，说明在不同热解温下制备的烟草秸秆生物炭中含有一定量的微孔；在相对压力（P/P0）较高（0.8 ~ 1.0）时曲线斜率较大，说明其含有一定量的大孔和中孔[29]。
图2中的a1和a2分别是热解温度为100 ~ 200 ℃、300 ~ 400 ℃、500 ~ 600 ℃和700 ~ 800 ℃时吸附曲线（Ads）和脱附曲线（Des）。其中a1和a2的吸附曲线较为平滑。在相对压力（P/P0）较低（0 ~ 0.8）时，吸附与脱附曲线几乎重叠，其含有一端封闭的Ⅱ型不透气性孔；当相对压力（P/P0）较高（0.8 ~ 0.9）时，吸附与脱附曲线之间存在吸附回线，说明其含有开放型Ⅰ类孔。图2中的a3和a4中的吸附曲线带有明显的拐点，在P/P0较高（0.8 ~ 0.9）时，吸附曲线与脱附曲线并没有完全重合，说明其中存在开放型透气性Ⅰ类孔或“墨水瓶”型孔，也可能存在一端封闭的不透气性Ⅱ类孔。
不同热解温度下制备的烟草秸秆生物炭的脱附曲线与吸附曲线并没有完全重合，并出现滞后现象，甚至在相对压力小于0.14时还有氮气没有完全脱附，可能是因为氮气进入烟草秸秆生物炭中的层状结构并吸附在其中[30]。
由表4可知，生物炭的比表面积、平均孔径和比孔容均随着热解温度的升高先变大后变小。BET比表面积、孔径、比孔容在热解温度为400 ℃时急剧上升，与300 ℃时相比，其比表面积、孔径、比孔容分别增加了110.83%、56.80%和80.00%，且均在400 ~ 500 ℃达到较高水平，说明此时烟草秸秆生物炭的孔隙度最大。
表 4 烟秆生物炭的比表面积和孔结构参数Table 4. Specific surface area and pore structure parameters of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures热解温度
Temperature
（℃）BET比表面积
BET specific
surface area
(m2 g−1)比孔容
Specific pore
volume
(cm3 g−1)平均孔径
Average
poresize
(nm)t-Plot微孔比表面积
t-Plot micropore specific
surface area
(m2 g−1)中孔比表面积
Mesopore specific
surface area
(m2 g−1)中孔孔容
Mesopore
pore volume
(cm3 g−1)100 0.824 0.001 1.847 0.146 0.370 0.002 200 1.619 0.003 1.847 0.286 0.928 0.005 300 2.880 0.005 1.766 0.800 1.522 0.008 400 6.072 0.009 2.769 0.955 3.294 0.011 500 6.849 0.011 4.543 0.579 4.477 0.015 600 5.269 0.008 3.794 − 3.491 0.014 700 4.659 0.008 3.694 − 3.294 0.011 800 1.199 0.003 5.439 − 1.046 0.004 注:“−”未检测到数值。 根据孔的大小可将孔分为微孔、中孔和大孔，其中微孔（< 2 nm）对生物炭的比表面积贡献最大，有利于吸附更多的大分子以及小分子物质，中孔（2 ~ 50 nm）和大孔（> 50 nm）主要对土壤通透性和输水性产生作用。在100 ~ 500 ℃时，微孔比表面积先升后降；在热解温度为600 ~ 800 ℃时，没有测量到微孔比表面积的具体数值。在不同热解温度下制备的烟草秸秆生物炭中，其中孔比表面积和中孔孔容均随着热解温度的升高呈现出先升高后降低的趋势，且均在500 ℃时最大。在同一热解温度下制备的烟草秸秆生物炭中，其中孔比表面积明显大于其微孔比表面积；同时由表5可知，孔径和比表面积之间存在极显著相关关系，说明其中孔所占比例较大。
表 5 烟秆生物炭孔隙参数的相关性分析Table 5. Correlation analysis of tobacco-stalk biochar pore parameters温度
Temperature比表面积
Specific surface area孔径
Pore size比孔容
Specific pore volume温度 1 0.321 0.900** 0.416 比表面积 0.321 1 0.308 0.989** 孔径 0.900** 0.308 1 0.393 比孔容 0.416 0.989** 0.393 1 注:“−”未检测到数值。 由图3、图4可知，在不同热解温度下制备的烟草秸秆生物炭中，孔径为2 nm ~ 50 nm的孔为中孔，其比孔容和比表面积均处于较高水平，说明烟草秸秆生物炭的孔隙结构以中孔为主；同时，比孔容和比表面积的孔峰均主要集中在2 nm ~ 10 nm的中孔，说明烟草秸秆生物炭的孔隙结构是以2 nm ~ 10 nm的中孔为主。
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图 3 烟秆生物炭比孔容分布曲线Figure 3. Specific pore volume distribution of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures![]()
图 4 烟秆生物炭比表面积分布曲线Figure 4. Specific area distribution of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures3. 讨论
本研究结果表明，热解温度对烟秆生物炭的特性产生了重要影响，主要体现在生物炭元素组成及含量、表面化学特性、孔性特征等方面。
不同热解温度下制备的烟草秸秆生物炭中的矿质元素含量随着热解温度的升高而增加并维持在较高水平，尤其是在热解温度为400 ℃时其含量增加最为显著。烟草秸秆制备的生物炭中矿质元素的较多，是由于烟草对K、Ca等矿质元素的吸收和积累。烟草秸秆生物炭施入土壤后，会将这些矿质元素释放并促进作物生长[31-32]。在生物炭的制备过程中，随着生物质原料的脱水、裂解和炭化，其质量和产率降低，其浓度反而升高 [33]。叶协锋等[24]的研究发现烟草秸秆生物炭的pH会随着热解温度的升高而变大，这与本文中碱性矿质元素K、Mg、Ca含量的变化规律相一致。全球约有30%的土壤偏酸，而生物炭对酸性土壤具有更好的改良作用[34~35]。
安增莉[32]对水稻生物炭和猪粪生物炭研究指出，随着热解温度升高，生物炭中的烷烃逐渐芳构化，罗煜[36]等研究中，随着炭化终温的提高，生物炭的芳构化程度提高，脂族性降低，热稳定性提高，与本研究中随着热解温度逐渐升高甲基和亚甲基等基团的大量降解转化、芳香化结构提高的研究规律是一致的。在热解温度为100 ~ 300 ℃时，烟草秸秆并不会大量分解[36]，而是以水分散失为主，所以C、N含量、水分子和羧酸根等官能团的含量较多。在热解温度为400 ~ 800 ℃时，烟草秸秆开始裂解和炭化[37]，甲烷、乙酸等物质挥发 [38]，纤维素和半纤维素开始大量裂解并产生CO2、CO以及含氮气体进行释放，所以生物炭中的C、N含量的减少，C＝C和SiO2增多。
当热解温度为100 ~ 500 ℃时，氮气吸附量、比表面积、比孔容和中孔孔容等指标均逐渐升高。这可能是因为：一、在热解温度相对较低时，烟草秸秆中水分、烟草秸秆中易挥发的物质和有机物分解产生的气体逸出[38]，从而产生了较丰富的孔隙结构；二是因为烟草秸秆本身含有海绵状结构，当原有的生物质结构在热解过程中消失后，多孔的炭架结构得以保留。当热解温度为600 ~ 800 ℃时，这些指标又随着热解温度的进一步升高而逐渐降低，这是因为此时焦油填满了部分孔隙；另外，过高的温度可能使烟草秸秆生物炭的孔隙结构变形、坍塌和贯通[39]。
不同热解温度下制备的烟草秸秆生物炭的孔隙结构主要以2 ~ 10 nm的中孔为主，其中不仅有一端封闭的Ⅱ型不透气性孔，还存在开放型透气性Ⅰ类孔或“墨水瓶”型孔。
4. 结论
热解温度是影响烟草秸秆生物炭理化性质的重要因素。在热解温度为100 ~ 400 ℃时，矿质元素含量增加较快；其C元素、N元素含量和C/N随热解温度的升高逐渐变小，C/N在热300 ~ 500 ℃时基本不变；随着热解温度的升高，烟草秸秆生物炭中的羟基、甲基、亚甲基、水分子和羧酸根逐渐减少，芳香性C＝C、二氧化硅、碳酸钙和硫酸钾逐渐增加；热解温度为400 ~ 500 ℃时，氮气吸附量、比表面积、比孔容、平均孔径、中孔比表面积和中孔孔容均处于较高水平；不同热解温度下制备的烟草秸秆生物炭的孔隙结构均以2 ~ 10 nm的中孔为主。综上所述，烟草秸秆生物炭在400 ~ 500 ℃时，其孔隙结构最为复杂，矿质元素含量处于较高水平，所以制备烟草秸秆生物炭的最佳温度为400 ~ 500 ℃。
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图 1 烟草秸秆生物炭的红外吸收光谱
Figure 1. Infrared absorption spectra of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures
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图 2 烟草秸秆生物炭氮气吸附-脱附等温线
Figure 2. Adsorption isotherms of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures
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图 3 烟秆生物炭比孔容分布曲线
Figure 3. Specific pore volume distribution of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures
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图 4 烟秆生物炭比表面积分布曲线
Figure 4. Specific area distribution of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures
表 1 烟秆生物炭大量和中量矿质元素随热解温度的变化
Table 1 Mineral macro-elements and middle-elements of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures
热解温度（℃）
Temperature磷
Phosphorus
(mg g−1)钾
Potassium
(mg g−1)钙
Calcium
(mg g−1)镁
Magnesium
(mg g−1)100 1.123 d 10.44 c d 14.05 e 1.50 d 200 2.786 d 26.54 d 26.56 d e 3.11 d 300 4.941 c 54.11 c 42.45 d 5.09 c 400 9.346 b 113.25 b 97.18 b 9.87 b 500 10.707 b 116.68 b 97.18 b 12.27 b 600 10.178 b 140.23 a 104.84 b 10.57 b 700 7.715 b c 112.58 b 80.19 c 7.43 c 800 18.209 a 115.86 b 202.43 a 22.01 a 注：每组同列的不同字母表示0.05 显著水平。下同。 
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表 2 烟秆生物炭微量矿质元素随热解温度的变化
Table 2 Mineral micro-elements of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures
热解温度（℃）
Temperature硼
Boron
(mg g−1)铁
Iron
(mg g−1)锰
Manganese
(mg g−1)锌
Zinc
(mg g−1)100 0.013 c d 0.125 d e 0.008 d 0.016 d 200 0.015 c d 0.361 d 0.026 c 0.030 c d 300 0.019 c 0.285 d 0.047 b 0.055 c 400 0.010 d 0.821 bc 0.090 a 0.091 b 500 0.011 d 1.152 b 0.090 a 0.090 b 600 0.067 a 0.946 b 0.095 a 0.094 b 700 0.040 b 0.811 b c 0.065 b 0.064 c 800 ℃ 0.020 c 1.862 a 0.236 c 0.140 b 注：每组同列的不同字母表示0.05显著水平。下同。
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表 3 烟秆生物炭C、N元素含量随热解温度的变化
Table 3 Contents of carbon (C) and nitrogen (N) in tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures
热解温度（℃）
Temperature碳(%)
C氮(%)
NC/N 100 36.89 a b 2.40 b 15.36 a 200 41.00 a 3.56 a 11.50 b 300 41.01 a 3.80 a 10.80 b 400 23.97 b 2.22 b 10.77 b 500 15.22 c 1.43 c 10.64 b 600 7.55 d 0.84 d 9.01 b c 700 6.64 d 0.79 d 8.43 b c 800 3.49 e 0.71 d 4.95 d
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表 4 烟秆生物炭的比表面积和孔结构参数
Table 4 Specific surface area and pore structure parameters of tobacco-stalk biochar under different pyrolysis temperatures
热解温度
Temperature
（℃）BET比表面积
BET specific
surface area
(m2 g−1)比孔容
Specific pore
volume
(cm3 g−1)平均孔径
Average
poresize
(nm)t-Plot微孔比表面积
t-Plot micropore specific
surface area
(m2 g−1)中孔比表面积
Mesopore specific
surface area
(m2 g−1)中孔孔容
Mesopore
pore volume
(cm3 g−1)100 0.824 0.001 1.847 0.146 0.370 0.002 200 1.619 0.003 1.847 0.286 0.928 0.005 300 2.880 0.005 1.766 0.800 1.522 0.008 400 6.072 0.009 2.769 0.955 3.294 0.011 500 6.849 0.011 4.543 0.579 4.477 0.015 600 5.269 0.008 3.794 − 3.491 0.014 700 4.659 0.008 3.694 − 3.294 0.011 800 1.199 0.003 5.439 − 1.046 0.004 注:“−”未检测到数值。
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表 5 烟秆生物炭孔隙参数的相关性分析
Table 5 Correlation analysis of tobacco-stalk biochar pore parameters
温度
Temperature比表面积
Specific surface area孔径
Pore size比孔容
Specific pore volume温度 1 0.321 0.900** 0.416 比表面积 0.321 1 0.308 0.989** 孔径 0.900** 0.308 1 0.393 比孔容 0.416 0.989** 0.393 1 注:“−”未检测到数值。
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