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 - 环境科学学报.pdf

第 33 卷第 1期 环　 境　 科　 学　 学　 报 Vol.33,No.1 2013年1月 　Acta Scientiae Circumstantiae Jan. ,2013 陈再明,陈宝梁,周丹丹.2013.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[J].环境科学学报,33(1):9-19 Chen Z M,Chen BL,Zhou DD. 2013.Compositionandsorptionpropertiesof rice-straw derivedbiochars[J].ActaScientiaeCircumstantiae,33(1):9- 19 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 1 1,2,∗ 1,3 陈再明 ,陈宝梁 ,周丹丹 1. 浙江大学环境科学系,杭州310058 2. 浙江省有机污染过程与控制重点实验室,杭州310058 3. 浙江省台州市环境科学设计研究院, 台州318000 收稿日期:2012-03-25　 　 　 修回日期:2012-04-23　 　 　 录用日期:2012-05-03 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 2 -1 不断增加;当裂解温度从300 ℃升至400 ℃时,比表面积突然增大(0.16 110 m ·g )、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、logK 与生物碳的芳香f 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logK 呈正相关,而表面吸附则与污染物 → → ow 的疏水性、分子尺寸及其与生物碳的极性匹配性有关. 关键词:生物碳;水稻秸秆;有机污染物;吸附作用;构-效关系 文章编号:0253-2468(2013)01-09-11　 　 　 中图分类号:X53　 　 　 文献标识码:A Composition and sorption properties of rice-straw derived biochars 1 1,2,∗ 1,3 CHEN Zaiming ,CHEN Baoliang ,ZHOU Dandan 1. Department of Environmental Science,Zhejiang University,Hangzhou310058 2. Zhejiang Provincial Key Laboratory of Organic Pollution Process and Control,Hangz