Carbon Research | 低碳煤矸石对生物炭稳定性和溶解性有机质特性的影响：热解温度和矿物的作用

摘要

生物炭的稳定性和溶解性有机质（DOM）特性对碳排放和污染物的迁移和转化有着至关重要的影响。本研究在300、450和600℃下 制备了秸秆生物炭和煤矸石-秸秆共热解生物炭，探究了 煤矸石对生物炭稳定性、碳结构以及生物炭衍生DOM成分的影响。结果表明，煤矸石能使生物炭的热稳定性和化学稳定性分别提高1.16%～8.25%和39.17% ～ 68.36%。当热解温度从300℃升至450℃时，煤矸石还能促进生物炭的芳香化过程。共热解生物炭 源DOM比生物炭源DOM含量低35.79% ～ 55.52%，表明煤矸石显著抑制了生物炭源DOM的释放。在低热解温度下，煤矸石增加了生物炭源DOM的腐殖化程度，但在高热解温度下加速了生物炭源DOM中芳香分子的分解。随着热解温度的升高，生物炭源DOM中低芳香度 腐殖质的比例从1.28%增加到50.87%，而共热解生物炭 源DOM中低芳香度 腐殖质的比例从1.44%增加到88.14%。因此，热解温度和煤矸石 协同调控 生物炭的稳定性和DOM特性。此外，煤矸石中三种主要矿物（ SiO ₂ 、 Al ₂ O ₃ 和 Fe ₂ O ₃ ）的协同作用是影响生物炭稳定性和DOM特性的 关键机制。这项研究表明，添加煤矸石共热解可以提高生物炭的稳定性，并改变生物炭源DOM的分子特征，为生物炭的应用提供了重要参考。

图文摘要

亮点

• 热解温度和矿物共同 影响生物炭的稳定性和DOM特性。

• 煤矸石促进了生物炭的芳香化。

• 在450°C制备的共热解生物炭具有更高的石墨化程度和芳香碳比例。

• 生物炭源DOM中腐殖类组分比例与热解温度密切相关。

要点图例