《表2 生物炭制备工艺[19]》

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《生物炭吸附重金属离子的研究进展》

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生物质通过热化学转化得到生物炭，热化学转化过程一般在缺氧或无氧气氛下进行，温度在200～900℃之间。生物炭制备方法包括快速热解、慢速热解、气化、水热炭化等，如表2所示。生物炭的性质与生物炭的原料、制备方法和工艺条件密切相关。生物炭制备的最常用方法是热解法，热解可以分为慢速热解和快速热解。慢速热解的加热速率比较慢，并且停留时间长，慢速热解在很早以前就应用于生产木炭。快速热解的升温速率快、停留时间短，快速热解主要用于获取生物油，炭产率比较低。气化是将生物质转化为气相产品，得到的合成气产品用于产热或发电。气化过程是在较高温度、有氧化剂存在条件下生物质的不充分燃烧过程。由于气化主要用来得到气相产品，所以气化工艺得到的固态碳材料比较少。污水污泥或部分食品加工废渣含水量较高，直接热解需要将水分完全蒸干显著增加成本，水热炭化工艺比较适用于含水量较高的生物质。水热炭化温度比较低，温度超过100℃水会气化增加炭化压力。相对于慢速热解，水热炭化能耗更少，并且水热炭的性质与热解炭也具有较大差异。生物炭的理化性质显著影响生物炭的应用，为了增加生物炭的应用性，需要开发或改进制备技术，在不增加工艺成本的基础上提高生物炭的功能性。此外，热化学转化生物质制备生物炭的过程会产生气相或液相产物，需要从原子经济性提高生物质的利用效率。