秸稈生物碳的制備及其在吸附類固醇雌激素中的應用.pdf

1、生物碳是生物質在缺氧或者無氧條件下低溫裂解（一般＜700℃）制備的富碳固體，其結構被稱為BC-NOM，BC即為黑碳，而NOM指的是天然有機質，生物碳能夠累積于自然環(huán)境中，并影響環(huán)境中有機污染物的遷移轉化，其對有機污染物的吸附性能、吸附機制與機制之間的相互作用已成為目前的研究熱點。我國農作物秸稈十分豐富，且廢棄嚴重，將其制備成生物碳并進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污染物，主要來源是畜禽

2、糞便的農用。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，根據我國農作物種類以及農村普遍可以達到的制備條件，確立了最廉價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，并探討各種理化性質對吸附性能的影響。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)的三種有機元素的原子比并未出現較大差異;紅外光譜分析得出，三種秸稈生物碳雖然在無機組分和灰分上存在較大差異，但是各種含碳基團上的差異不明顯;比表面積測試結果顯示，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、醇雌激素進行吸附實驗，探討吸附機理。吸附實驗結果表明，類固醇雌激素在生物碳表面的吸附動力學符合Elovich方程，表示吸附存在表面吸附和分配作用兩種吸附機制;吸附熱力學符合Freundlich方程，玉米、小麥和水稻的Freundlich系數分別為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關系，表明三種秸稈生物碳表面吸附能力的差異是因為空隙填充機制，而造成分配作用能力差異的原因尚待進一步研究。
　　最后，采集蔬菜大棚基地中的河水及土壤樣品，調查環(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行吸附類固醇雌激素的實驗。檢測結果顯示，4種目標污染物均有殘留，并且證實了主要來源是蓄禽糞便;吸附實驗結果顯示，大棚土壤因為施用蓄禽糞便，吸附能力大于普通土壤，使用生物碳對土壤樣品進行改良后，吸