第36卷，第10期 2016年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36,No. 10pp3292-3296
October,2016
酸洗处理对生物质炭表面吸附特性及光谱特性的影响
王月瑛，吕始忠
中国农业大学资源与环境学院，北京100193
摘要生物质炭表面灰分的存在会严重影响生物质炭的表面结构特性及吸附能力。采用HCI-HF对400 和600℃两种温度制备的玉米秸秆生物质炭进行酸洗处理，去除生物质炭表面的灰分。通过对比酸洗前后玉米秸杆生物质炭的元素含量、比表面积、孔径分布、红外光谱分析图和吸附平衡试验结果探究酸洗处理对生物质炭表面吸附特性和光谱特性的影响。结果表明：酸洗处理能有效去除生物质炭表面存在的无机盐、焦油等一系列副产物，显著改变生物质炭的表面结构特性，提高生物质炭的吸附性能。（1)酸洗后生物质炭的碳含量相对增加，疏水性及芳香官能团含量增加，极性降低；（2)酸洗处理显著增加了生物质炭的比表面积，处理后炭比表面积分别增加了3.46倍和6.75倍；酸洗还显著提高了生物质炭的孔容及介孔含量，从而大大增加了生物质炭的吸附能力；（3)两种生物质炭酸洗前后的红外光谱上关键官能团峰强差异显著，尤其在 3398～3447，2924~3056，1378～1439cm-1范围内，酸洗后生物质炭的振动蜂强度显著减小，表明生物质炭在酸洗后其表面脂肪绪构和羟基减少，（4)酸洗前后的吸附试验表明，酸洗处理能够去除炭表面的灰
分，增加生物质炭的吸附位点，进而提高其对2，4-D的吸附量，关键词生物质炭；酸洗处理；吸附特性；光谱特性
中图分类号：S153.6
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2016)10329205
CO：、H.O等副产物]。这些灰分不仅会遮盖生物质炭表面的官能团，影响生物炭的吸附性，而且灰分中的金属氧化物还会填充生物质炭的微孔，造成炭的比表面积下降[8-，同
生物质炭是指由生物残体在缺氧的情况下，经高温慢热解（通常700C)产生的一类难熔的、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物质。生物质炭对污染物具有很高的吸附容量，对重金属和有机污染物的环境行为和转归有重要影响。Qian等[3}研究认为水稻秸秆及性畜粪便制备的生物质炭都对铝离子有较好的吸附能力；Yang等比较其与土壤对敌草隆的吸附作用，发现当敌草隆含量在0～6mg·L-1 范围时，生物质炭吸附效果是土壤的400～2500倍，且当前者的含量大于0.05%时生物质炭吸附效果即起主导作用。近年来，生物质炭作为许多污染物的优良吸附剂被广泛研究和应用[4-]
然而与活性炭相比，生物质炭存在比表面积普通偏小，吸附能力相对较弱的不足，这也是目前限制生物质炭在环境修复上应用推广的主要因素6。研究表明，生物质在裂解制备过程中，除广会生成固态的生物质炭外，还会生成固态的无机盐和液态的焦油、醋液，以及气态的CH，H2，CO
收稿日期：2015-08-05，修订日期：2015-12-20
时，无机盐、焦油、醋液等会附着在生物质炭的表面，随生初质炭一同进人环境，由于其性质较活跌，在环境中易发生变化，会进一步影响生物质炭对污染物的吸附行为。去除掉生物质炭表面的副产物，能够有效地提高生物质炭的吸附能力[1]。郭悦等研究进一步发现，去除灰分后的生物质炭对铜离子的吸附能力增强，且洗脱剂不同，吸附能力的提高效果也不同；Zhang等[)研究了去除灰分后的生物质炭对西维因和莠去津的吸附效果，发现去除灰分后炭的比表面积增大，其对两种有机物的吸附能力也随之变大
研究以玉米秸秆生物质炭为研究对象，探讨酸洗去除灰分前后生物质炭结构特性和光谱特性的变化，采用元素分析、N。吸附法、显微红外等分析方法进行分析，并结合吸附试验深人探讨酸洗去除生物质炭的表面灰分后其结构特性及吸附特性的变化，为生物质炭在环境修复上的进一步应用和推广提供一定的理论依据。
基金项目：国家自然科学基金项目(41271331)和国家科技支撑计划项目(2012BAD14B01)资助
作者简介：王月瑛，女，1990年生，中国农业大学博士研究生
万数据系人
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