农业环境科学学报
農業環境科學學報
농업배경과학학보
Journal of Agro-Environment Science
2014年
9期
1810-1816
,共7页
颜钰%王子莹%金洁%邱梦怡%韩兰芳%孙可
顏鈺%王子瑩%金潔%邱夢怡%韓蘭芳%孫可
안옥%왕자형%금길%구몽이%한란방%손가
生物炭%生物质来源%热解温度%菲%吸附
生物炭%生物質來源%熱解溫度%菲%吸附
생물탄%생물질래원%열해온도%비%흡부
biochar%feedstock materials%heat treatment temperatures%phenanthrene%adsorption
以三种来源(猪粪便、玉米秸秆和松树木屑)的生物质为原料,分别在250℃和400℃温度条件下制备生物炭,对其理化性质进行表征,并研究菲在所选生物炭上的吸附行为及可能存在的吸附机制。结果显示,生物炭的理化性质随着生物质来源和热解温度条件的不同而有明显的变化;与250℃下制备的生物炭相比,400℃下制备的生物炭极性官能团数量更少,芳香度更高,疏水性更强,比表面积更大,孔结构发育更加完全,灰分含量更高;同一温度下,植物来源的生物炭比动物来源的生物炭的比表面积大,而动物来源的生物炭的灰分含量明显高于植物来源的生物炭。所有生物炭对菲的吸附行为都可以用Freundilich模型进行很好的拟合,且吸附等温线均显示出非线性;在猪粪便和玉米秸秆制备的生物炭中,400℃比250℃条件下制备的生物炭对菲有更强的吸附能力,表明吸附能力与热解温度有关;且同一热解温度下,动物来源的生物炭样品的吸附能力高于植物来源的生物炭样品,可能是由于其含有更多的灰分。Freundlich非线性指数n值与比表面积和芳香度之间均存在负相关关系,说明菲在生物炭上的吸附不仅有疏水效应,可能还存在着孔填充效应和仔-仔电子供体受体(EDA)反应等吸附机制的贡献。
以三種來源(豬糞便、玉米秸稈和鬆樹木屑)的生物質為原料,分彆在250℃和400℃溫度條件下製備生物炭,對其理化性質進行錶徵,併研究菲在所選生物炭上的吸附行為及可能存在的吸附機製。結果顯示,生物炭的理化性質隨著生物質來源和熱解溫度條件的不同而有明顯的變化;與250℃下製備的生物炭相比,400℃下製備的生物炭極性官能糰數量更少,芳香度更高,疏水性更彊,比錶麵積更大,孔結構髮育更加完全,灰分含量更高;同一溫度下,植物來源的生物炭比動物來源的生物炭的比錶麵積大,而動物來源的生物炭的灰分含量明顯高于植物來源的生物炭。所有生物炭對菲的吸附行為都可以用Freundilich模型進行很好的擬閤,且吸附等溫線均顯示齣非線性;在豬糞便和玉米秸稈製備的生物炭中,400℃比250℃條件下製備的生物炭對菲有更彊的吸附能力,錶明吸附能力與熱解溫度有關;且同一熱解溫度下,動物來源的生物炭樣品的吸附能力高于植物來源的生物炭樣品,可能是由于其含有更多的灰分。Freundlich非線性指數n值與比錶麵積和芳香度之間均存在負相關關繫,說明菲在生物炭上的吸附不僅有疏水效應,可能還存在著孔填充效應和仔-仔電子供體受體(EDA)反應等吸附機製的貢獻。
이삼충래원(저분편、옥미갈간화송수목설)적생물질위원료,분별재250℃화400℃온도조건하제비생물탄,대기이화성질진행표정,병연구비재소선생물탄상적흡부행위급가능존재적흡부궤제。결과현시,생물탄적이화성질수착생물질래원화열해온도조건적불동이유명현적변화;여250℃하제비적생물탄상비,400℃하제비적생물탄겁성관능단수량경소,방향도경고,소수성경강,비표면적경대,공결구발육경가완전,회분함량경고;동일온도하,식물래원적생물탄비동물래원적생물탄적비표면적대,이동물래원적생물탄적회분함량명현고우식물래원적생물탄。소유생물탄대비적흡부행위도가이용Freundilich모형진행흔호적의합,차흡부등온선균현시출비선성;재저분편화옥미갈간제비적생물탄중,400℃비250℃조건하제비적생물탄대비유경강적흡부능력,표명흡부능력여열해온도유관;차동일열해온도하,동물래원적생물탄양품적흡부능력고우식물래원적생물탄양품,가능시유우기함유경다적회분。Freundlich비선성지수n치여비표면적화방향도지간균존재부상관관계,설명비재생물탄상적흡부불부유소수효응,가능환존재착공전충효응화자-자전자공체수체(EDA)반응등흡부궤제적공헌。
The properties of biochars are profoundly influenced by biomass materials and pyrolytic temperature. Different biochars produced from swine manure, maize stalk, and wood-dust at two heating temperatures(HTTs, 250 and 400℃)were characterized and their adsorption of phenanthrene(PHE)was investigated. The physical and chemical properties of the biochars varied greatly with pyrolytic temperatures and feedstocks. The relatively high-temperature biochars(RHTBs)had fewer polar functional groups, higher ash contents, and more aromaticity than the relatively low- temperature biochars(RLTBs)did, indicating that hydrophobicity of biochars increased with increasing HTTs. The RHTBs showed greater CO2-surface areas(CO2-SAs)than RLTBs, indicating more porous surface structure of the RHTBs. At the same HTT, the plant residue-derived biochar(PLABs)had greater CO2-SAs than animal waste-derived biochar(ANIBs), but ANIBs had signifi-cantly higher ash contents than PLABs did. The adsorption isotherms of PHE on biochars were nonlinear and well fitted by Freundlich mod-el. The RHTBs produced from swine manure and maize residue exhibited higher PHE adsorption capacity compared to the RLTBs, indicat-ing that HTTs influenced the adsorption capacity. The ANIBs had higher PHE adsorption capacity than PLABs at the same HTT, which may be influenced by the ash contents. Negative correlation of Freundlich coefficient(n)with CO2-SA and the aromaticity of biochars suggested pore-filling mechanism andπ-πbonding interactions, respectively. The results of this study highlight the impact of feedstocks and HTTs on biochar characteristics and thus adsorption behaviors.