Synthesis of Hydrothermal Konjac Glucomannan Biochar (Hydrochar) and Application in Vegetation Concrete

作     者：James Obed Nketsiah 

作者单位：西南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张红平

授予年度：2021年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

摘      要：近年来,生物炭凭借良好的固碳能力和改善砂浆混凝土性能引起了许多研究人员的关注。然而,生物炭在植被混凝土中的应用却鲜有报道。植被混凝土是一种将混凝土与植被相结合的环保材料,已被用于许多环保领域。生物炭对离子的高吸附能力使其具有成为营养载体或缓释肥料的潜力,成为许多研究的主题,因此其在植被混凝土中支持植物生长的可行性是一个值得研究的课题。在这项研究中,通过改性水凝胶碳球制备技术合成了魔芋葡甘露聚糖碳球(KGMB)和富含营养的魔芋葡甘露聚糖碳球(KGMB-Ca K和KGMB-NP),并对其理化性质进行了分析比较。魔芋葡甘露聚糖经过水热处理后发生水解缩合反应形成碳球,显著增加比表面积(KGMB、KGMB-Ca K和KGMB-NP分别为:215.3 m/g、198.7 m/g和203.6 m/g)同时保留了大部分活性-OH基团,使生物炭仍具有较高的离子吸附能力。原始生物炭用于制造生物炭改性水泥浆和砂浆,并研究了它们的新鲜和硬化特性。结果表明,生物炭的引入对水泥砂浆的和易性、力学性能等无明显影响。此外,使用FTIR和XRD技术在不同时间间隔监测生物炭对水泥水化机制的影响,结果表明,随着生物炭剂量的增加,会形成更多的水合产物。将魔芋葡甘露聚糖KGM制成的富含营养的水凝胶生物炭应用于营养混凝土技术,以种植黑麦草。植物生长和机械性能令人满意,有可能用于正常的植被技术工作。KGMB负载的营养物质在混凝土中表现出良好的解吸性能,改善混凝土的强碱、贫瘠等缺点,更好的支持植物生长。根据草的力学性能和生长速度,我们建议在实际工程中,生物炭与粘结剂用量为2%的KGM生物炭改性植被混凝土适用于边坡防护。