Влияние температуры на структурные и физико-химические свойства биоугля, полученного из ветвей яблони в качестве исходного сырья

Целью данного исследования было изучение структуры и физико-химических свойств биоугля, полученного из ветвей яблони (ATB), рациональное использование которых имеет важное значение для устойчивого развития яблочной промышленности. Ветви яблони были собраны в яблоневых садах, расположенных на возвышенности Вэйбэй Лёссового плато, и подвергнуты пиролизу при температурах 300, 400, 500 и 600 °C (соответственно BC300, BC400, BC500 и BC600). Для характеристики полученных биоуглей применяли различные аналитические методы. В частности, были выполнены технический и элементный анализы. Кроме того, морфологические и текстурные свойства исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM), инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), титрования по Бёму и азотной манометрии. Термическую стабильность биоуглей также изучали методом термогравиметрического анализа. Результаты показали, что повышение температуры приводило к увеличению содержания связанного углерода (C), общего содержания C и неорганических минералов (K, P, Fe, Zn, Ca и Mg), тогда как выход продукта, содержание летучих веществ (VM), O и H, катионообменная ёмкость, а также отношения O/C и H/C снижались. Сравнение различных образцов показало, что наиболее высокие значения pH и зольности наблюдались у BC500. Количество кислотных функциональных групп уменьшалось с повышением температуры пиролиза, особенно количество карбоксильных функциональных групп. Напротив, для основных функциональных групп наблюдалась противоположная тенденция. При более высокой температуре удельная поверхность по Брунауэру–Эммету–Теллеру (BET) и объём пор увеличивались главным образом вследствие возрастания площади поверхности микропор и их объёма. Кроме того, термическая стабильность биоуглей повышалась с увеличением температуры. Таким образом, температура пиролиза оказывает существенное влияние на свойства биоугля; следовательно, биоуголь можно получать, регулируя температуру пиролиза, чтобы лучше адаптировать его свойства к конкретным областям применения.