秸稈生物碳的制備及其在吸附類固醇雌激素中的應(yīng)用.pdf

1、生物碳是生物質(zhì)在缺氧或者無氧條件下低溫裂解（一般＜700℃）制備的富碳固體，其結(jié)構(gòu)被稱為BC-NOM，BC即為黑碳，而NOM指的是天然有機(jī)質(zhì)，生物碳能夠累積于自然環(huán)境中，并影響環(huán)境中有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化，其對有機(jī)污染物的吸附性能、吸附機(jī)制與機(jī)制之間的相互作用已成為目前的研究熱點(diǎn)。我國農(nóng)作物秸稈十分豐富，且廢棄嚴(yán)重，將其制備成生物碳并進(jìn)行土壤污染控制具有重要意義。
　　天然類固醇雌激素是蔬菜大棚土壤中典型的有機(jī)污染物，主要來源是畜禽

2、糞便的農(nóng)用。由于它們在1 ng·L-1的低濃度下就會對水生生物造成危害，所以對其進(jìn)行綜合處理具有重要意義。綜上所述，本論文主要做了如下研究:
　　首先，根據(jù)我國農(nóng)作物種類以及農(nóng)村普遍可以達(dá)到的制備條件，確立了最廉價(jià)同時最有效的制備秸稈生物碳的方法。并且，從熱重分析、元素分析、紅外光譜和比表面積等方面表征生物碳的理化性質(zhì)，并探討各種理化性質(zhì)對吸附性能的影響。熱重分析顯示三種秸稈熱解的過程中，在60℃出現(xiàn)一個水分揮發(fā)的失重峰，纖維素和

3、半纖維素在300～400℃充分裂解;元素分析顯示表征生物碳芳香性、親水性和極性(H/C、O/C、(N+O)/C)的三種有機(jī)元素的原子比并未出現(xiàn)較大差異;紅外光譜分析得出，三種秸稈生物碳雖然在無機(jī)組分和灰分上存在較大差異，但是各種含碳基團(tuán)上的差異不明顯;比表面積測試結(jié)果顯示，小麥、玉米和水稻秸稈生物碳的比表面積分別為51.32m2·g-1,47.05 m2·g-1和28.63 m2· g-1。
　　其次，利用制備得到的生物碳，對類固

4、醇雌激素進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，探討吸附機(jī)理。吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，類固醇雌激素在生物碳表面的吸附動力學(xué)符合Elovich方程，表示吸附存在表面吸附和分配作用兩種吸附機(jī)制;吸附熱力學(xué)符合Freundlich方程，玉米、小麥和水稻的Freundlich系數(shù)分別為2609.05、3973.57和2526.15 mg1-nLn·kg-1。采用雙模模型對吸附過程中的表面吸附和分配作用進(jìn)行量化，得出表面吸附的飽和吸附量Q0與三種秸稈生物碳在20 nm以下的總孔

5、體積有很好的正相關(guān)關(guān)系，表明三種秸稈生物碳表面吸附能力的差異是因?yàn)榭障短畛錂C(jī)制，而造成分配作用能力差異的原因尚待進(jìn)一步研究。
　　最后，采集蔬菜大棚基地中的河水及土壤樣品，調(diào)查環(huán)境樣品中的典型天然類固醇雌激素的殘留水平，并用采集的土壤樣品進(jìn)行吸附類固醇雌激素的實(shí)驗(yàn)。檢測結(jié)果顯示，4種目標(biāo)污染物均有殘留，并且證實(shí)了主要來源是蓄禽糞便;吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，大棚土壤因?yàn)槭┯眯钋菁S便，吸附能力大于普通土壤，使用生物碳對土壤樣品進(jìn)行改良后，吸