The particle size of biochar affects the degradation of biomass during anaerobic digestion. This study investigated the influence of particle sizes (>2.0, 2.0–1.0, 1.0–0.5, 0.5–0.25, 0.25–0.15, 0.15–0.063, and <0.063 mm) of wheat straw biochar (BC), synthesized at 900 °C for 1 h on the biomethane potential (BMP) of glucose under mesophilic condition (37 °C). The results show that course biochars enhanced the biomethane potential of glucose compared to fine-sized ones. The significant breakthrough found was that the reactors doped with a particle size of 1.0–0.5 mm (BC0.5) had the highest cumulative BMP of 247.64 mL·[g-volatile solid (VS)]−1 followed by > 2.0 and 2.0–1.0 mm (231.45 and 222.40 mL (g VS)−1, respectively). Adding biochar particles smaller than 0.5 mm resulted in significantly (p < 0.05) lower BMP values. The particle size also influenced the biomethane production constant rate (k), with BC1.0 having the highest k (0.0083 day−1) compared to BC < 0.063 (0.0044 day−1). The biochars BC > 0.5 had higher volatile solids (8.18 %) than smaller ones. SEM-EDX analysis revealed that BC0.5 exhibits trace elements (Co, Mn, Ni, and Fe) of equal proportions distributed on the surface. The concentrations of heavy metals (Cr, Zn, Pb, Cu, and Cd) are relatively the same among the biochars. Therefore, their inhibitory effect on biomethane production could be neglected. However, BC0.5 also had the highest DFT-specific surface area of 496 m2/g, which could result in the improvement of the kinetics of biomethane production.

中文翻译：

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生物炭粒径对葡萄糖生物甲烷生产的影响

生物炭的粒径会影响厌氧消化过程中生物质的降解。本研究调查了在嗜温条件下 （37 °C） 合成的小麦秸秆生物炭 （BC） 粒径 （>2.0、2.0–1.0、1.0–0.5、0.5–0.25、0.25–0.15、0.15–0.063 和 <0.063 mm） 对葡萄糖生物甲烷电位 （BMP） 的影响。结果表明，与细粒生物炭相比，粗生物炭增强了葡萄糖的生物甲烷潜力。重大突破发现，掺杂粒径为 1.0–0.5 mm （BC0.5） 的反应器具有最高的累积 BMP，为 247.64 mL·[g-挥发性固体 （VS）]−1 后跟 > 2.0 和 2.0–1.0 mm（分别为 231.45 和 222.40 mL （g VS）−1）。添加小于 0.5 mm 的生物炭颗粒导致 BMP 值显著降低 （p < 0.05）。粒径还影响生物甲烷生产恒定速率 （k），BC1.0 具有最高的 k（0.0083 天-1），而 BC < 为 0.063（0.0044 天-1）。生物炭 BC > 0.5 的挥发性固体含量 （8.18 %） 高于较小的生物炭。SEM-EDX 分析显示，BC0.5 在表面表现出等比例分布的痕量元素 （Co、Mn、Ni 和 Fe）。生物炭中重金属（Cr、Zn、Pb、Cu 和 Cd）的浓度相对相同。因此，它们对生物甲烷产生的抑制作用可以忽略不计。然而，BC0.5 的 DFT 比表面积最高，为 496 m2/g，这可能导致生物甲烷生产动力学的改善。