竹屑生物炭吸附典型芳香性有機(jī)物的機(jī)制及規(guī)律.pdf

1、生物炭因其大的比表面積、豐富的孔隙結(jié)構(gòu)等優(yōu)良性質(zhì)，對(duì)有機(jī)污染物具有良好的吸附能力，有望成為廉價(jià)高效的環(huán)境吸附劑應(yīng)用于污染土壤及水體修復(fù)。此外，生物炭在土壤改良及固碳方面的應(yīng)用潛力巨大，其施加到土壤中也會(huì)通過(guò)吸附作用影響土壤中有機(jī)污染物的環(huán)境行為。因此，研究生物炭對(duì)有機(jī)污染物的吸附作用機(jī)理及建立定量預(yù)測(cè)模型對(duì)于評(píng)價(jià)生物炭對(duì)有機(jī)物環(huán)境行為的影響及其作為環(huán)境吸附劑的成功應(yīng)用十分關(guān)鍵。生物炭性質(zhì)和有機(jī)物性質(zhì)是影響生物炭吸附有機(jī)物的兩個(gè)關(guān)鍵因素，

2、而制備溫度又是影響生物炭性質(zhì)的重要因素。因此，本文研究了不同溫度制備的生物炭對(duì)PAHs、苯酚類(lèi)、苯胺類(lèi)和硝基苯類(lèi)等20多種典型芳香性有機(jī)物的吸附行為，結(jié)合生物炭的表面結(jié)構(gòu)性質(zhì)，建立了生物炭對(duì)有機(jī)物吸附行為的定量預(yù)測(cè)模型。論文取得的主要結(jié)果如下:
　　(1)探明了高溫生物炭對(duì)有機(jī)污染物的吸附機(jī)制并建立了基于有機(jī)物性質(zhì)差異的吸附定量預(yù)測(cè)模型。發(fā)現(xiàn)700℃制備的高溫生物炭對(duì)20多種典型有機(jī)物的飽和吸附量與有機(jī)物分子尺寸和熔點(diǎn)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系

3、，探明并提出了生物炭對(duì)有機(jī)物的吸附機(jī)制在微孔填充基礎(chǔ)上，還受到不同有機(jī)物分子在生物炭的大孔和中孔表面膨脹的影響。發(fā)現(xiàn)有機(jī)物在生物炭上的吸附親和力與有機(jī)物π電子極性極化率和氫鍵供質(zhì)子能力呈多元線性正相關(guān)關(guān)系，探明了生物炭對(duì)有機(jī)物的主要作用力是范德華力疏水作用、π-πEDA作用和氫鍵作用。建立了基于高溫生物炭吸附有機(jī)物的飽和吸附量和吸附親和力與有機(jī)物分子尺寸、熔點(diǎn)、π電子極性極化率和氫鍵供質(zhì)子能力等性質(zhì)參數(shù)的定量關(guān)系的預(yù)測(cè)模型。
　　

4、(2)探明了不同溫度制備生物炭結(jié)構(gòu)性質(zhì)差異及其對(duì)有機(jī)物吸附機(jī)制的影響規(guī)律，建立了基于生物炭性質(zhì)及有機(jī)物性質(zhì)差異的吸附定量預(yù)測(cè)模型。發(fā)現(xiàn)隨著制備溫度的升高，生物炭比表面積、孔容和芳香性增大，含氧官能團(tuán)減少，極性(N+O)/C降低。發(fā)現(xiàn)生物炭對(duì)20多種典型有機(jī)物的飽和吸附量與有機(jī)物在辛醇中的溶解度和生物炭的微孔孔容、極性指數(shù)呈定量關(guān)系。發(fā)現(xiàn)吸附親和力不僅與有機(jī)物π電子極性極化率和氫鍵供質(zhì)子能力有定量多元線性關(guān)系，而且與生物炭log(H/C)