| 269 | 2 | 263 |
| 下载次数 | 被引频次 | 阅读次数 |
本研究以新疆南疆地区典型农业残余物玉米秆、棉秆、枣枝以及核桃壳为原料，通过高温热解法制备生物炭，对比其吸附亚甲基蓝特性的差异。运用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法表征分析生物炭物理结构及化学成分，通过动力学及热力学分析研究生物炭的吸附过程，同时考察pH值、生物炭用量以及温度对其吸附特性的影响。结果表明以棉秆为原料制备的生物炭，二级动力学拟合度高，孔隙结构稳定，含氧官能团丰富；热力学分析中KF=1.966 2，在四种生物炭中吸附力最强；在环境pH大于7、吸附温度为35℃时对阳离子具有良好的物理及化学吸附性能。
Abstract：In this study, typical agricultural residues in Southern Xinjiang, such as corn stalks, cotton stalks, jujube branches and walnut shells, were used as raw materials to prepare biochars by pyrolysis at high temperature, and the adsorption characteristics of different biochars were compared. X-ray diffraction(XRD) spectrum and scanning electron microscope(SEM) were used to characterize and analyze the physical structure and chemical composition of biochar. The adsorption process of biochar was studied by kinetic and thermodynamic analyses. And the effects of pH value, biochar dosage and temperature on the adsorption characteristics were investigated. The results showed that biochar prepared from cotton stalk had high second-order kinetic fitting degree, stable pore structure and abundant oxygen-containing functional groups. In thermodynamic analysis, KF=1.966 2, it exhibited the strongest adsorption capacity among the four biochars. When the environmental pH is greater than 7 and the adsorption temperature is 35 ℃,it showed good physical and chemical adsorption properties for cations.
[1]朱兰保，盛蒂．生物质炭制备技术及其对土壤的环境效应[J]．蚌埠学院学报，2018,7(2):23-27.
[2]范圣楠，张春辉，张晓，等．三种纤维素基活性炭纤维的制备及表征[J]．高校化学工程学报，2021,35(1):72-82.
[3]刘卫山．玉米秸秆含氧烘焙制备生物质炭结构演化及吸附性能研究[D]．长春：东北电力大学，2019.
[4]沈玲芳．生物质基磁性炭定向制备及其对水体中Pb（Ⅱ）、Cr（Ⅵ）的去除机理研究[D]．杭州：浙江科技学院，2022.
[5]李蜜．水生植物基生物炭的酸碱性、碱（土）金属浸出性及对Cu(Ⅱ)的吸附效应[D]．上海：上海大学，2014.
[6]黄玉威．生物炭微观解剖结构表征及理化性质研究[D]．沈阳：沈阳农业大学，2018.
[7]马文艳，裴鹏刚，高歌，等．微纳米粒径生物炭的结构特征及其对Cd2+吸附机制[J]．环境科学，2022,43(7):3682-3691.
[8] MANYATSHE A,CELE Z E D,BALOGUN M O,et al.Chitosan modified sugarcane bagasse biochar for the adsorption of inorganic phosphate ions from aqueous solution[J/OL]. Journal of environmental chemical engineering,2022,10:108243[2022-07-08].http://www.elsevier.com/locate/jece. DOI:10.1016/j.jece. 2022.108243.
[9] PARK J H,WANG J J,XIAO R,et al.Characteristics of adsorption behavior of potentially toxic metals by biochar derived from fallen leaves(platanus)and its mechanism[J/OL]. Sustainable chemistry and pharmacy,2022,29,100776[2022-07-08]. https://www.elsevier.com/locate/jece. DOI:10.1016/j.Jcsp.2022.100776.
[10] ELDEEB T M,AIGBE U O,UKHUREBOR K E,et al.Adsorption of methylene blue(MB)dye on ozone,purified and sonicated sawdust biochars[J/OL]. Biomass conversion and biorefinery,2022:10:100023[2022-07-12].https://www. elsevier. com/locate. DOI:1007/s13399-022-03015-w.
[11] CHEN Z,WU Y,HUANG Y,et al.Enhanced adsorption of phosphate on orange peel-based biochar activated by Ca/Zn composite:adsorption efficiency and mechanisms[J/OL]. Colloids and surfaces A:physicochemical and engineering aspects,2022,651,129728[2022-07-16].https://www.elsevier.com/locate/colsurfa. DOI:10.1016/j.colsurfa.2022.129728.
[12]杨晶晶．竹屑生物炭吸附典型芳香性有机物的机制及规律[D]．杭州：浙江大学，2016.
[13]戴清秀，王鹏程．低碳背景下四位一体循环农业模式研究——以新疆南疆棉花秸秆资源循环利用为例[J]．塔里木大学学报，2019,31(1):64-74.
[14]高倩，周岭，张红美，等．新疆南疆地区农林生物质资源分布与利用研究[J]．新疆农机化，2021(1):17-22.
[15]徐莎莎．新疆核桃腐烂病的发生规律、病原结构组成及遗传多样性研究[D]．阿拉尔：塔里木大学，2022.
[16]李瑜婕，罗庆，王聪聪，等．玉米秸秆生物炭对磷酸三(2-氯异丙基)酯的吸附特性及机理[J]．农业环境科学学报：2023,42(1):1-17.
[17]连神海，张树楠，刘锋，等．不同生物炭对磷的吸附特征及其影响因素[J]．环境科学，2022,43(7):3692-3698.
[18]张森晗，赵永华，史兴浩，等．核桃壳生物炭负载铁催化降解亚甲基蓝性能研究[J]．化学研究与应用，2022,34(4):897-903.
[19]刘建勋，刘根起，尹德忠，等．花生壳生物炭吸附剂的制备及性能研究[J]．广东化工，2022,49(6):23-25.
[20]胡芸莎．新疆枣树修剪残枝力学特性试验研究[D]．阿拉尔：塔里木大学，2017.
[21]盛竹，邓兵杰，孙洋，等．生物炭制备及其吸附应用研究进展[J]．现代农业科技，2022(9):133-140.
[22]杨华美，蒋菊，刘望，等．纤维素/木质素共热解过程中的气相反应[J]．河北大学学报(自然科学版)，2022,42(3):273-280.
[23]高倩．南疆生物质资源利用现状及果树残枝生物质特性检测[D]．阿拉尔：塔里木大学，2021.
[24]高海英．一种生物炭基氮肥的特征及其对土壤作物的效应研究[D]．咸阳：西北农林科技大学，2012.
[25] SHAMSOLLAHI Z,PARTOVINIA A.Recent advances on pollutants removal by rice husk as a bio-based adsorbent:a critical review[J].Journal of environmental management,2019,246:314-323.
[26]郑庆福，王志民，陈保国，等．制备生物炭的结构特征及炭化机理的XRD光谱分析[J]．光谱学与光谱分析，2016,36(10):3355-3359.
[27]刘泽先．不同吸附材料对厌氧发酵液中氨氮的吸附与缓释特性研究[D]．郑州：河南农业大学，2021.
[28]王亚琢，周翔，修磊，等．高铁酸钾改性生物炭的制备及其对水体中Cd(Ⅱ)的吸附特性[J]．生态环境学报，2021,30(12):2380-2386.
[29]刘秀芸，王刚，雷雨昕，等．巯基改性玉米秸秆对水中Cu(Ⅱ)的吸附特性[J]．中国环境科学，2022,42(3):1220-1229.
[30]梅杨璐，徐晋，张寅，等．氮改性对生物炭理化性质的影响及其对废水中铜离子的吸附特性[J]．环境化学，2022,41(5):1796-1808.
[31]张娟，孙宇，黄贵琦，等．辣椒秸秆生物炭对考马斯亮蓝染料的吸附性能研究[J]．工业水处理，2022,42(2):118-123.
[32]杨鑫宇，李亚飞，武中豪，等．氨基改性磁性棉秆生物质炭材料吸附Pb2+研究[J]．塔里木大学学报，2023,35(1):59-66.
[33] CHEN Q M,HUANG Q,KHAN S,et al.Adsorption of Cd bypeanut husks and peanut husk biochar from aqueous solutions[J].Ecological engineering,2016,87:240-245.
基本信息:
中图分类号:X703;TQ424
引用信息:
[1]卢胜男,王龙杰,王龙,等.新疆南疆典型农业残余物生物炭制备及其对亚甲基蓝的吸附研究[J].塔里木大学学报,2023,35(02):43-51.
基金信息:
第三师图木舒克市科技计划项目“农业剩余物好氧堆肥技术研发及试验示范”（S202202D040）; 中国农业大学—塔里木大学联合基金项目“农业剩余物对畜禽粪污物堆肥腐熟度的影响与评价”（ZNLH202101)
2023-06-15
2023-06-15