老化過程對(duì)稻殼炭表面性質(zhì)和銅吸附的影響.pdf

1、生物質(zhì)炭(Biochar)是生物質(zhì)材料在較低溫度下（小于700℃）、缺氧或絕氧環(huán)境中熱解得到的固體產(chǎn)物，屬于黑碳的一種。生物質(zhì)炭具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積較大，且有良好的生物、化學(xué)穩(wěn)定性，在環(huán)境和土壤改良領(lǐng)域的應(yīng)用正受到廣泛關(guān)注，例如用生物質(zhì)炭提高土壤pH、固定土壤中的污染物質(zhì)、提高土壤持水能力和土壤肥力，以及增加土壤碳匯。生物質(zhì)炭在環(huán)境中并非完全不降解，而是在進(jìn)入環(huán)境的初期快速降解，于表面形成一個(gè)保護(hù)層，之后該保護(hù)層將生物質(zhì)炭與外界環(huán)境隔

2、離，使其表現(xiàn)出極強(qiáng)的生化穩(wěn)定性，這個(gè)過程即生物質(zhì)炭的老化過程，生物質(zhì)炭表面的保護(hù)層稱為老化層。本文選取稻殼為原材料，在350℃和550℃兩種溫度下熱解得到稻殼炭，先用洗脫處理去除附著在稻殼炭上的熱解副產(chǎn)物，再用氧化方法去除其表面的老化層，得到新稻殼炭，在恒溫避光、保持一定含水率的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后取出，分析其性質(zhì)和銅離子吸附量的變化，探討老化過程對(duì)稻殼炭表面性質(zhì)和銅吸附的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)選取乙醇、堿、酸、純水

3、四種洗脫劑對(duì)稻殼炭進(jìn)行前處理，去除表面附著的熱解副產(chǎn)物。結(jié)果表明四種洗脫劑均可去除一定量的熱解副產(chǎn)物，但堿和酸可能與稻殼炭和副產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，或提供條件使其水解，而醇-水處理與水洗處理在洗脫過程中只起溶劑作用，因此為了使洗脫過程對(duì)稻殼炭性質(zhì)的改變最小，不影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，應(yīng)選醇-水處理或水洗處理作為稻殼炭研究的前處理方法。
　　(2)新制備的稻殼炭在恒溫避光、保持一定含水率的條件下老化一年，利用掃描電鏡-離子能譜、漫反射紅外光譜、

4、X射線光電子能譜和核磁共振等分析手段比較新、老稻殼炭表面性質(zhì)的變化，并做吸附實(shí)驗(yàn)探討老化過程對(duì)稻殼炭吸附銅離子能力的影響。結(jié)果表明，老化的稻殼炭表面氧含量增多，含氧官能團(tuán)數(shù)量增多，但陽(yáng)離子交換量減小，對(duì)銅離子的吸附量也降低。老化過程可通過改變稻殼炭表面含氧官能團(tuán)的類型和電離特性來(lái)抑制對(duì)銅離子的吸附，具體表現(xiàn)為，老化的稻殼炭表面羧基減少，酚羥基增多，且酸性官能團(tuán)的電離難度增加，使稻殼炭對(duì)銅離子的吸附量減少。
　　(3)分別取老化時(shí)間