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水稻秸秆生物碳的结构特征及其对有机污染物的吸附性能

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 12:58:03
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水稻秸秆生物碳的结构特征及其对有机污染物的吸附性能【摘要】:以水稻秸秆为原料,采用限氧裂解法制备了不同温度(100~700℃)的秸秆生物碳,用TG-DTG热重分析、CHNO元素分析

【摘要】:以水稻秸秆为原料,采用限氧裂解法制备了不同温度(100~700℃)的秸秆生物碳,用TG-DTG热重分析、CHNO元素分析、FTIR、BET-N2比表面及孔径分布等手段表征生物碳的组成与结构,研究生物碳吸附水中硝基苯、对硝基甲苯、萘、菲等有机污染物的性能及影响因素,探讨其作用机制及构-效关系,试图为高效利用废弃农业秸秆资源、制备廉价的有机物吸附材料提供理论依据.结果表明,水稻秸秆生物碳含有丰富的有机碳组分和无机矿物组分,随着裂解温度升高,生物碳中有机组分的含碳量逐渐升高、极性减弱、芳香性增强,而无机矿物组分的相对含量则不断增加;当裂解温度从300℃升至400℃时,比表面积突然增大(0.16→110m·2g-1)、微孔结构被打开,主要由于水稻秸秆中纤维素组分大量分解所致.水稻秸秆生物碳吸附有机污染物的主要介质为有机组分,等温吸附曲线符合Freundlich方程,回归参数N、logKf与生物碳的芳香性指数(H/C原子比)呈良好的线性关系;定量描述了分配作用和表面吸附作用的相对贡献.随碳化温度升高,等温吸附曲线由线性变为非线性,吸附机制从分配作用→分配作用+表面吸附作用→表面吸附作用;分配作用部分与有机污染物的logKow呈正相关,而表面吸附则与污染物的疏水性、分子尺寸及其与生物碳的极性匹配性有关. 【作者单位】: 浙江大学环境科学系;浙江省有机污染过程与控制重点实验室;浙江省台州市环境科学设计研究院;
【关键词】生物碳 水稻秸秆 有机污染物 吸附作用 构-效关系
【基金】:国家自然科学基金项目(No.41071210) 浙江省自然科学基金杰出青年基金项目(No.R5100105)~~
【分类号】:X712
【正文快照】: 1引言(Introduction)生物碳是生物质在缺氧或无氧条件下低温(一般700℃)裂解制备的富碳固体(Lehmann andJoesph,2009).研究表明,添加生物碳可提高土壤对营养元素的截留作用(Liang et al.,2006)、促使有益微生物的生长(Warnock et al.,2007)和改善土壤持水性(Lehmann and Joes

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