SiO2对改性生物质焦理化特性的影响

第30卷第24期农业工程学报Vol 30 No 24Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering259SiO2对改性生物质焦理化特性的影响冯烨12,米铁1,张雄2,杨海平2,王贤华2,张世红2,陈汉平(1.江汉大学工业烟尘污染控制湖北省重点实验室,武汉430056;2.华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,武汉430074)摘要:为了探索SiO2对改性生物质焦理化特性的影响,以稻秆、棉秆、稻壳作为原料,在600℃下热解制备生物质焦;焦样再经不同温度下NHCO2高温气态改性后获得对CO2具有高选择性的富氮生物质焦。采用傅立叶红外光谱分析改性前后生物质焦的表面官能团结构,利用ASAP2020自动吸附仪测量其常温变压下的CO2吸附量并结合ⅹ射线荧光光谱对热解焦的灰成分进行分析,探讨不同原料的生物质焦改性过程中,其理化特性的演变。研究表明,生物质焦灰分中过高的SiO2会阻碍其高温下CO2的活化作用及NH3的氨化作用;焦样灰分中的SiO2含量越低,其改性效果越理想。关键词:生物质;二氧化硅;物理特性;化学特性;富氮生物质焦;二氧化碳吸附doi:10.3969/iss.1002-6819.2014.24.032中图分类号:TK16文献标识码:A文章编号:1002-6819(2014)24-025907冯烨,米铁,张雄,等.SiO3对改性生物质焦理化特性的影响[J].农业工程学报,2014,30(24):259—265Feng Ye, Mi Tie, Zhang Xiong, et al. Influence of silica on physicochemical characteristic of modified bio-charsUJITransactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE), 2014, 30(24 ): 259-265(inChinese with english abstract0引言剂,在100℃的温度下,最高的CO2的吸附量可以达到80mgg。陶贺等采用活性焦用于烟气脱硫脱硝,大气中CO2浓度增加是产生温室效应及全球变脱硫效率高达98%,脱硝效率为70%。樊瑞军6用椰暖的罪魁祸首,而且CO2排放量依然在以每年1.5%壳作为原材料,制取具有高度贯通的大孔-介孔-微的速度增加。中国承诺将在2020年前将单位GDP孔三连续的含氮整体式炭,通过调节胺的加入量制二氧化碳排放量在2005年的基础上削减40%备不同含氮量的多孔炭材料,对块状炭进行胺化试45%,面临着巨大的CO2减排压力。在众多碳减验,提高炭表面含氮官能团的含量,CO2的静态吸排技术中,CO2的捕获、利用及封存技术( carbon附量提高了22%capture, utilization and storage,CCUS)具有非常但是在生物质焦的制备过程中,原料自身的特大的前景凹。cCUs的关键技术在于CO2的捕集,性对改性后吸附剂的理化特性有很大的影响。林晓现有捕集技术主要分为吸收法、膜分离法、低温蒸芬等发现,不同生物质原料制取的焦,表面形貌馏法和吸附法,其中吸附法以其高效、简单、低成和孔结构区别很大,表面形貌和孔结构主要跟原料本、低腐蚀等优点受到广泛的关注。种类有关,孔结构对生物质焦的吸附性能的影响很吸附剂的吸附特性主要和其孔隙特性其化学大。树童围使用4种不同生物质制焦,并将活化和特性相关。以农业废弃物为原料制备的改性生物质改性焦对烟气中的汞进行吸附,研究发现不同原料焦具有良好的孔隙结构和丰富的含氮官能团,其吸制备的生物质焦的吸附效果不同,活化和改性后的附性能强且生产成本低廉,因此倍受国内外研究人焦对汞的吸附量显著提高。 wigman等凹发现,灰员的青睐。 Plaza等利用杏壳作为原材料,在800℃分中碱金属(如K、Na)、Cu等的氧化物和碳酸盐的高温下用NH3对其改性,以此来制备CO2的吸附对水蒸气的活化具有一定的促进作用;且有利于微孔结构的形成。但谢强等发现,当有大量SiO2、稿日期:201409-17修订日期:2014-12-14基金项目:国家863计划课题(212401803);江汉大学工业烟坐污AlO3、Fe2O3存在时,活化作用并不明显;只有经染控制湖北省重点实验室开放课题(HBIK201401),国家自然科学基氢氟酸处理后,碱金属的活化作用表现才明显金项目(51276075)关于不同的改性条件以及不同的原料种类对作者简介:冯烨,男,主要从事生物质热解焦脱除大气污染物研究武汉华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,430074生物质焦改性及其CO2吸附特性的影响研究已经进Email:miniye2005@126.com行了很多1,而有关灰成分,尤其是SO2对高温※通信作者:张世红,男,教授,博士生导师,主要从事生物质转化利气态改性及C中国煤化及道。因此本和流化床技术硏究。武汉华中科技大学煤燃烧国家重点实验室430074.Email:shizhang(@hust.edu.cn文基于灰成分CNMHG焦的表面特农业工程学报2014年性及其CO2吸附效果,研究灰分中SⅰO2对改性及析如表1所示。活化后焦样理化特性的影响2焦样制备及改性方法试验生物质焦的制备与改性系统主要在立式炉反应装置进行,该装置可分为气体发生区和改性反应1.1试验样品区,气体发生区包括钢瓶气体及对应的减压阀和质本研究选取典型的农业废弃物稻秆、棉秆、稻量流量计,反应区主要由不锈钢管反应器(内径壳,经研磨及筛选后,获得粒径为30~60目的颗38mm,外径40mm,髙600mm)和程序升温电炉粒作为生物质原料。3种原料的工业分析和元素分组成。表1生物质原料工业分析与元素分析Table 1 Proximate and ultimate analysis of biomass raw material工业分析 Proximate analysis/%元素分析 Ultimate analysis/低位热值挥发分LHV/MJkg)Fixed Carbon稻秆 Rice straw82125.1037.525920.860.1442.7817.23棉秆 Cotton stalk4.6615.8045.220.3437.7017.77稻壳 Rice husk61835.039.330.550.4714.52注:氧含量由差减法计算得出;ad;空气干燥基Note: The O content was determined by difference; ad: air-dried basi热解制焦:生物质原料经105℃烘焙预处理后应器中取出的固体即为CO2+NH3改性焦。送入固定床,通入N2(400m/min)作为保护气,1.3焦样表征及CO2吸附固定床升温至600℃热解保持30min得生物质原试验采用傅立叶红外分析仪(德国 Bruker公焦,原焦样收集后存放于干燥器中留待后续使用司, VERTEX70)来对焦样表面的官能团种类及表NH3改性:将生物原焦样(2g)加入反应器内,面化学特性进行分析。灰成分分析根据国标NH3由N2携带(400mL/min)经NH3通道进入反GB/1574,利用美国伊达克斯有限公司 EDAX Inc应系统;启动电炉开始程序升温至预定温度(400、生产的Ⅹ射线荧光探针(型号为: EAGLEⅢ)和600、800和1000℃)并保持30min,进行NH3改美国戴安公司生产的ICS90离子色谱仪测定。CO2性反应。改性结束后关闭电炉,将气体切换为纯的常温变压吸附采用全自动吸附仪(美国N2进行吹扫冷却,冷却后反应器中取出的固体即为 Micromeritics公司,ASAP2020)测定。NH3改性焦。CO2活化:将生物质焦(2g)加入反应器后开2结果与讨论启CO2,CO2以200mL/min的速率通入反应器,电2.1灰分分析炉程序升温至设定温度(800℃)并保持30min进表2为棉秆、稻壳和稻秆在600℃的热解温度行活化反应。活化结束后关闭电炉,将气体切换为下制备生物质原焦的灰成分分析。由表2可知,稻N2(400m/min)进行冷却,冷却后反应器中取出壳焦的灰成分中SO2的质量分数达到了8747%,的固体即为CO2活化焦稻秆焦中为51.99%,而棉秆焦中只有18.21%。同CO2+NH3活化改性:将生物质焦(2g)加入时参考表1中稻秆和稻壳的灰分比例,约为棉秆的反应器后,重复CO2活化步骤;活化完毕后,直接2~3倍,经折算后,采用相同质量的原料制备热解将CO2切换成NH,在相同温度下进行30min的焦,稻壳焦中的SiO2的含量约为棉秆的15倍,而NH3改性。改性结束后重复N2吹扫冷却,冷却后反稻秆焦中的SO2的含量约为棉秆的4~5倍。表2600℃热解焦的灰成分分析Table 2 Ash analysis of pyrolytic biochars obtainted at 600C样品 SamplegO AlO3 SioP,O5CaoTi0棉秆 Cotton stalk5.8218.217.14170726090.352.76稻秆 Rice straw0.9151.992.497.680.040.87.09稻壳 Cotton husk87470.812.382.2红外光谱分析红外光谱仪(FF改性首后的生物质焦表面在不同的设定温度下,分别对3种生物质热解官能团变化中国煤化工图谱进行结焦进行高温氨化(NH3改性),并利用傅里叶变换合分析。CNMHG第24期冯烨等:SiO2对改性生物质焦理化特性的影响2.2.1生物质原样的红外图谱分析的吸收峰,应该对应着C=O;而在波数为3400cm图1是3种生物质原样的FTIR( Fourier附近出现的一个强且较宽的吸收峰主要对应OHtransform infrared spectra)图谱,图1a、1b和lc分在稻秆和稻壳原样的红外图谱(图1b和图lc)中别对应棉秆、稻秆和稻壳。的相同位置,O-H键同样有所体现。以五碳糖和六碳糖为主要成分的纤维素和半纤维素,与木质素280}OH脂肪族,芳香族起构成生物质三组分,它们之间的连接键中也富含酯键、醚键等含氧官能团1η。此外,位于波数2920cm附近出现的吸收峰,2.65恰好在2850~3000cm的范围内,通常理解为饱2.55和C-H、CC的伸缩振动。而在波数1400~1650cm]范围之间出现的大量吸收峰,主要表征为木质素中的芳香族和脂肪族结构。在3种生物质原样的2.35红外图谱中,波数1080cm附近均存在一个明显4000350030002500200015001000波数 Wavenumber/cn的吸收峰,且在稻壳的红外图谱中最为显著,有可棉秆原样能对应着SiO键8a. Cotton stalk2.2.2生物质热解焦及其改性(NH3)焦的红外图谱分析图2a是棉秆热解焦及NH3改性焦的红外图谱脂肪族,芳香族可以观察到,600℃下热解制备的原焦除波数Aliphatic, aromatic3400cm处的OH,基本上不含含氧官能团;而H c-c原样中波数1400~1650cm范围内的芳香族和脂1等肪族结构,由于木质素的分解而基本消失。经400℃-NH3改性后,在波数1580cm处出现一个明显的吸收峰,这主要是由C=N官能团的伸缩振动引400030002000起;同时,在波数1420cm附近也出现一个吸收波数1峰,该峰主要对应于酰胺官能团NH振动。C=Nb.稻秆原样N-H官能团的出现,表明在400℃改性温度下,NHb Rice straw3.1中的N元素被有效地引入到焦炭的碳基体结构中然而,随着改性温度逐渐升高至1000℃C,C=N、脂肪族,芳香族NH的吸收峰逐渐消失,而在1000~1100cm波O-HAliphatic, aromatic段内出现了CNC官能团,应该是不稳定的C=N双键随着温度的升高趋于向更加稳定的CN单键C-H. C-C转化,高温(800℃和1000℃)改性焦在指纹区附近出现的吸收峰也印证了这一点相对于图2a中棉秆焦的官能团变化趋势,在稻2.5壳焦和稻秆焦的红外图谱(图2b和图2c)中400010043400cm2附近的OH吸收峰随着温度的升高而出波数 Wavenumberc.稻壳原样现明显的下降,应该是通过水分的形式脱出焦炭。同时,在图2b和图2c中,波数1580cm附近也图1生物质的傅里叶变换红外图谱有一些微弱的吸收峰存在,虽然不如图2a中那么Fig. I Fourier transform infrared spectra of biomass明显,但同样随改性温度的升高而逐渐消失。这表根据表1中元素分析的结果,棉秆、稻秆和稻明,高温氨化作用同样使得N元素以官能团的形式壳的构成元素中,O质量分数分别高达37.70%、引入到稻秆和稻壳的改性焦表面,只是引入数量上42.78%和3242%,表明这3种生物质均富含含氧官明显不如棉秆改性焦,可能是灰分中大量存在的能团,而这些官能团主要以羰基、羟基及醚键等形SiO2影响了含氮官能团的引入9。然而,与棉杆改式存在。生物质的羰基峰值基本都处于波数1650~性效果明显不中国煤化工中,有一个177cm2z间,因此,图1a中波数为1739cm处较强的吸收峰CNMHGcm的波段农业工程学报2014年内,且几乎不受温度和改性作用的影响;根据特征2.3CO2的常温变压吸附峰的出现位置,结合灰分分析的结果,可判定为由我们之前的研究1已知,活化温度是影响SiO吸收峰。由于SiO单键一般不会与NH2,NHCO2活化的关键因素,经CO2活化后的棉秆焦,其等基团发生反应,而且较大的键能使得其难以在改比表面积及微孔孔容随温度的变化趋势为先增大性温度下断裂;当SiO2大量存在于生物质焦的结构后减小,在800℃时达到最大值。因此,在制备CO2中,有可能阻碍NH3中游离基团与焦炭的反应,从改性焦和CO2+NH3改性焦时,直接选择800℃作为而影响高温氨化作用,减弱改性效果1820。反应温度。选取3种生物质的热解焦及其800℃改性焦,进行CO2的常温变压吸附,并根据吸附量的对比分析,探讨原料对改性生物质焦理化特性的C-H, C-C影响。图3是棉秆热解焦及3种不同气氛下改性焦的C-N..H常温变压吸附特性曲线。CO2活化焦的吸附量明显高于NH3改性焦及原焦的吸附量。这主要因为在室温条件下,物理吸附占主导作用,吸附性能与比表面积成正相关性9。800℃时,CO2和焦炭发生了气化反应,对焦炭表面造成了热蚀,使得其表面的孔隙结构进一步丰富,从而增强了吸附量的相应提升921CO2+NH3改性焦的吸附量低于CO2改性4000300020001000波数 Wavenumber/cm焦,可能跟高温氨化作用在焦炭表面引入了含氮官a.棉秆热解焦及改性(NH3)焦能团有关。可能在新官能团生成过程中,发生的化a Pyrolytic and NH, modified Cotton stalk chars学反应产生了局部高温,导致焦炭孔窄化和孔关闭,造成了比表面积的减小,因而吸附能力有所降低。NH3改性焦吸附量是最低的,且低于原焦样,这也进一步证明了CO2气氛能够扩大生物质焦炭的孔隙结构。而NH3改性引入N元素的过程中,新的含氮官能团在一定程度上会对原来的孔隙结构产生影响,从而导致吸附量的下降从图3b和图3c中可以看出,稻壳焦和稻秆焦室温吸附曲线与棉秆焦并不一致。不同气氛下制备104000的改性焦,其吸附量比较接近,差值相对于棉秆焦波数 Wavenumber/cm已经非常小。由此可见,3种不同的改性方法,对b.稻秆热解焦及改性(NH3)焦b Pyrolytic and NH3 modified rice straw chars稻壳改性焦和稻秆改性焦的孔隙结构影响并不是十分明显。与棉秆改性焦相比,稻壳改性焦和稻秆O-H图85改性焦CO2+NH3改性焦的吸附量明显高于CO2改性焦的吸附量,但是CO2改性焦的吸附量依然高于求一个未改性的抽解焦样的贱,这说明,在0℃下,CO2对于生物质焦的表面起到了一定的活化作用,但由于焦样内有大量的Si-O键的存在,阻碍了大面积CO2的热腐蚀作用,从而大大降低了CO2高温气令态活化作用9172021由于高温气态活化促进了焦样2表面大量sO键的裸露,使得NH1难以形成NH24000300010040NH等自由基负载在焦样的表面2,从而降低了高波数 Wavenumber/cm温气态下NH3改性作用,减少了因含氮官能团的引c.稻壳热解焦及改性(NH)焦入而引起孔隙结构恶化的几率;从而使得800℃C. Pyrolytic and NH3 modified rice husk chars图2生物质热解焦及其改性焦的傅里叶变换红外图谱CO2+NH3改性焦的吸附量高于相同温度下CO2改Fig 2 Diagram of Fourier transform infrared spectra of性焦的吸附中国煤化工焦和稻秆焦pyrolytic and NH, modified bio-chars800℃时NH34CNMHG的原焦样的第24期冯烨等:SiO2对改性生物质焦理化特性的影响吸附量相差不明显。这也说明,对于灰成分中SiO2(18.21%)远低于稻秆(51.99%)和稻壳(87.47%),含量较高的稻壳焦和稻秆焦,800℃NH3高温气态但其高温CO2活化及高温NH3改性的效果最明显。改性作用不大。2)NH3的高温气态改性,可以促使原焦样的52表面C=N,CN等含氮官能团的引入,提高改性焦■一NH:+CO2800℃NH3800℃对CO2的选择性吸附。但是当被改性的焦样中有大▲CO2800℃量的Si-O键存在时,对NH3的高温气态改性有定的阻碍作用,会削弱含氮官能团的引入。3)CO2的高温气态活化,能改善原焦样的表面结构,从而提高CO2的吸附量。但是当被改性焦样的灰分中有大量的SiO2时,会降低高温下CO2的活化效果[参考文献500550600650700750800]廖景明.生物质活性炭吸附二氧化碳的性能研究门绝对压力 Absolutely presssure/mm太阳能学报,2013,34(3):382-387a.棉秆改性焦Liao Jingming. Carbon dixodie adsorption property ofa Modified cotton stalk charsactivated carbon from biomass[J]. Acta Energiae SolarisSinica, 2013, 34(3): 382--387 (in Chinese with English[2]郭敏晓,蔡闻佳.全球碳捕捉_利用和封存技术的发展现状及相关政策[J.中国能源,2013,35(3):4.(inChinese with English abstract)[3 Li Bingyun, Duan Yuhua, Luebke David, et al. Advancesin CO2 capture technology: A patent review[J]. AppliedEnergy,2013,102:1439-1447◆NH800℃一▲CO2800℃[4] Plaza M G Pevida C, Arias B, et al. A comparison of一■一CO2+NH2800℃two methods for producing CO2 capture adsorbents[JIEnergy Procedia, 2009, 1(1): 1107-1113[5]陶贺,金保升,朴桂林,等.活性焦烟气脱硫脱硝的静态实验和工艺参数选择.东南大学学报:自然科绝对压力 Absolutely presssure/mm学版,2009,39(3):635-640b.稻壳改性焦Tao He, Jinbaosheng, Pu guilin, et al. Static experimentb Modified rice husk charsand technology parameter study of flue gasdesulphurization and denitrificaiton by active coke[J]Journal of Southeast University: Natural Science Editon02009, 39(3): 635-640.(in Chinese with EnglishI6]樊瑞军.多孔炭的制备、改性及其在CO2吸附中的应用[D].大连:大连理工大学,201Fan Ruijun. Preparation and Modification of PorousCarbon for CO2 Adsorption[D]. Dalian: Dalian University一■一CO2+NH3800℃一▲COof Technology, 2013. (in Chinese with English abstract)NH800℃I7]林晓芬,张军,尹艳山,等.生物质焦表面形貌SEM7- Untreatment研究.炭素技术,2011,30(4):27-29Lin Xiaofen, Zhang Jun, Yin Yanshan, et al. Study orsurface of biomass chars by scanning electron绝对压力 Absolutely presssure/mmmicroscopy[J]. Carbon Techniques, 2011, 30(4): 27-29C.稻秆改性焦(in Chinese with English abstract)[8]树童.生物质焦改性及其对烟气中汞吸附特性的实验图3棉秆、稻壳和稻秆改性焦室温吸附量分析研究[D].南京:南京师范大学,2012.Fig3 Adsorption capacities of modified chars of cotton stalk, [9] Wigmans T, Tromp P, Moulijn J. On the interpretation ofrice husk and rice straw chars at roomreactiveeasurements during potassium catalysedcarbon gasification reactions[J]. Carbon, 1984, 22(3)3结论中国煤化工结构调节:理1)棉秆热解焦的灰分中SiO2质量分数. HCNMH(005,20(2)264农业工程学报2014年183-190modification of activated carnon for CO2 adsorption[J]Xie Qiang, Zhang Xianglan, Li Lanting, et al. PorosityNew Carbon Materials, 2014, 29(2): 96-101. in Chineseadjustment of activated carbon: theory, approaches andwith English abstract)practice[J]. New Carbon Materials, 2005, 20(2 ): 183- [16] Plaza M G Gonzalez A S, Pis JJ, et al. Production of190. (in Chinese with English abstract)microporous biochars by single-step oxidation: Effect of[11 Zhang Z, Xu M, Wang H, et al. Enhancement of CO2activation conditions on CO2 capture[J]. Applied Energyadsorption on high surface area activated carbon modified2014,114:551-562by N2, H] and ammonia[J]. Chemical Engineering Journal, [17] Przepiorskiwicz M. Morawski A2010,1602):571-577temperature amntreatment of activated carbon for[12] Shafeeyan M S, Daud W Maw, Houshmand A, et al.enhancement of COz adsorption[J]. Applied SurfaceAmmonia modification of activated carbon to enhanceScience,2004,225(1-4):235-242carbon dioxide adsorption: Effect of pre-oxidation[J]. [18] Hu Song, Xiang Jun, Sun Lushi, et al. Characterizationpplied Surface Science, 2011, 257(9): 3936-3942of char from rapid pyrolysis of rice husk]. Fuel13]李通,罗仕忠,吴永永,等.活性炭改性及其对processing technology, 2008, 89(11): 1096-1105CO2CH4吸附性能的研究门J煤炭学报,2011,19] Zhang Xiong, Zhang Shihong, Yang Haiping,etal36(12):2012-2017Influence of NHy/CO2 Modification on the CharacteristicLi Tong, Luo Shizhong, Wu Yongyong, et al. Study of theof Biochar and the co 2 Capture[J]. BioEnergy Research,modifying of activated carbon and its adsorption2013,6:1147-1153properties of CO2/CH, mixture[J] Journal of China Coal [20] Capon A, Maggs F Compensation effect in the activationSociety, 2011, 36(12): 2012-2017.(in Chinese withof fibrous chars prepared from viscose[J]. Carbon, 1983English abstract)21(1):75-8014】魏浩然.三种生物质基活性炭的制备及其对CO2的吸[2 Molina- Sabio m, Gonzalez m, Rodriguez- Reinoso h,etal附研究D.北京:清华大学,201Effectide activation in theWei Haoran. The Preparation of Three Biomass-derivedicropore size distribution of activated carbon[J]. Carbon,Activated Carbons and Their CO2 Sorption[D]. Beijin1996,34(4):505-509Tsinghua University,2013. Gin Chinese with- nglish[22]张军,解强,李兰亭.煤质活性炭脱灰工艺的研究进abstract)展.煤化工,2007,35(2):20-2315]高峰,王媛,李存梅,等.活性炭表面改性及其对Zhang jun, Xie Qiang, Li Lanting, et al. Progress inCO2吸附性能的影响门J新型炭材料,2014,29(2)demineralization of coal- based activated carbon[j]. CoalChemical Industry, 2007, 35(2): 20-23. (in Chinese withGao Feng, Wang Yuan, Li Cunmei, et al. SurfaceEnglish abstract)Influence of silica on physicochemical characteristic of modifiedbio-charsFeng Ye2, Mi Tie, Zhang Xiong Yang Haiping 2, Wang Xianhua, Zhang Shihong", Chen Hanping(1. Hubei Key Laboratory of Indstrial Fume and Dust Pollution, Jianghan University, Wuhan 430056, China2. State Key Laboratory of Coal Combustion, Huazhong University of Science& Technology, Wuhan 430074, China)Abstract: To study the effect of SiO2 on the physicochemical characteristic of modified biochar, bio-chars wereobtained at 600C in a vertical furnace from a pyrolysis of rice straw, cotton stalk, and rice husk. Bio-chars wereactivated at different temperatures(400, 600, 800, and 1 000C)in a gaseous NH3 and/or CO2 atmosphere. Thevariation of chemical properties, the CO2 adsorption capacities, and the physicochemical properties linked with anSh analysis of different raw chars and modified chars were investigated. An X-ray fluorescence (EARGE IllEDAX Inc. and an ion chromatograph (ICS-90, Dionex) were used according to the national standard ofGB/T1574 to analyze the ash composition of pyrolytic biochars. The content of Sioz in rice husk char (87. 47%0)was the highest among the studied samples, followed by rice straw and cotton stalk chars, which were 51.99%o and18.21%, respectively. However, according to the proximate analysis of biomass raw materials, the proportion ofash in rice straw and rice husk was about 2-3 times of that of cotton stalk, therefore the amount of Sio retainedin rice husk and rice straw was nearly 15 times and 4-5 times of that in cotton stalk, respectively. The productieand modification of biomass chars were carried out in a self-designed vertical furnace reaction system whichincluded two parts: A gas generating zone and a modification reaction zone The modification reaction zonemainly consisted of a stainless steel reactor (inner diameter 38 mm, outer中国煤化工ht 600 mm)and a temperature programmed furnaceCNMHG第24期冯烨等:SiO2对改性生物质焦理化特性的影响A Fourier transform infrared spectrum analyzer (VErTEX70, Bruker) was used to analyze the variation ofchemical properties and surface functional groups of biochars before and after NH3 modification at differenttemperatures. And the Fourier transform infrared spectra of the corresponding biomass raw materials linked with aroximate and ultimate analysis were also presented to compare with that of chars and modified chars. The resultsshowed that in the NH3 atmosphere, a certain amount of nitrogen had been introduced onto the surface of charsbut the amount of N-containing functional groups that was introduced into rice straw chars or rice husk chars wereobviously lower than that of cotton stalk chars which may be caused by the large amount of SiO2 that remainedthe ash of rice straw and rice husk. The bond energy of Si-O was considerable high, which usually cracks above1 400C and is very difficult to react with the free radical groups such like -NH2 and -NH under an NHatmosphere. Since there is a large amount of Si-O function group on the surface of rice straw or rice husk chars, itill hinder the reactions between-NH2, -NH and other radical groups and chars, which will reduce the totalmodification efficiency of pyrolytic chars. The COz adsorption capacities of biochars before and aftermodification were investigated by an automatic adsorption instrument(ASAP2020, Micromeritics)at roomtemperature. Experimental results showed that the positive influence of CO2 on pore structure evolution and theintroduction of N-containing function groups into char structure may be weakened by sio2, Bio-chars derivedfrom cotton stalk which were modified under a CO2 atmosphere showed the best CO2 adsorption capacities amongall the modification methods and different feedstock. It indicated that modified bio-chars with lower SiO, contentshowed better CO2 adsorption performanceKey words: biomass; silica; physical properties; chemical properties; nitrogen-rich bio-char; CO2 adsorption《农业工程学报》位列 Google学术搜索高被引中文期刊第10名Google学术是一个可以免费搜索学术文章的网年间发表的h篇文章每篇至少都被引用过h次的最络应用。该项索引包括了世界上绝大部分出版的学大值);出版物的h5中位数,是指出版物的h5指术期刊,可以从一个位置搜索众多学科和资料来源:数所涵盖的所有文章获得的引用次数的中位值。h5来自学术著作出版商、专业性社团、预印本、各大指数和h5中位数越高说明期刊论文的影响力越大。学及其他学术组织的经同行评议的论文、图书的摘Google学术搜索评出的h5指数前100名高被要和全文。它可帮助科研工作者在整个学术领域中引期刊中,《农业工程学报》的h5指数位列第10确定相关性最强的研究,因而被广大科研工作者广名,为37,h5中位数为43。 Google学术搜索评出泛应用和认可。期刊h5指数是其推出的一个评价期的前20名高被引期刊见表1。相关链接刊论文高被引程度的指标,h5指数是指在过去整整htp:/cholargoogle.com.cn/citations?view_op=topv5年中所发表文章的h指数(h指数指在2002013 enues&hl=zhCN&vq=zh表 Google学术搜索评出高被引中文期刊-h5指数排名前20名期刊排名出版物h5指数h5中位数排名出版物h5指数h5中位数经济研究中国电机工程学报2中华医院感染学杂志中国社会科学中华护理杂志9744实验室研究与探索电力系统自动化新华月报会计研究6电网技术中国感染与化疗杂志新华文摘金融研究8管理世界中国高等教育地理学报837电力中国煤化工44农业工程学报3CNMHG