去灰分对生物炭理化性质及芳香族污染物吸附的影响

摘要：

本研究考察极性和非极性芳香族化合物1-萘酚和萘在以小麦秸秆为原料、不同炭化温度(300、400、500℃)下制得的原始生物炭以及去灰分处理后生物炭上的吸附,以探究生物炭的矿物组分对其吸附芳香族污染物的影响机制.结果 表明,去灰分后,萘和1-萘酚在生物炭上的有机碳标化吸附分配系数K≮普遍增大(除了1-萘酚在300℃生物炭上的Koc值减小),吸附等温线的非线性程度增强,主要是由于去灰分改变生物炭的组成结构和表面性质.去灰分后,生物炭的整体极性略有提高,而表面极性明显降低,表明矿物组分影响生物炭中极性官能团的空间分布,有助于极性官能团在生物炭表面的向外暴露.与脂肪碳相比,原始和去灰分生物炭中的芳香碳组分对于萘和1-萘酚是更为有效的吸附位点,其与这些芳香族化合物间的疏水作用是主导吸附机制.去灰分潜在增加了生物炭的芳香碳含量,增强其芳香性;同时减少生物炭表面极性官能团的暴露,使得原来被屏蔽的疏水吸附域外露,促进与目标化合物的疏水作用,导致吸附强度(Koc)增大.除了疏水作用,1-萘酚结构中的极性官能团—OH能与矿物含氧表面或极性官能团形成氢键作用,对其在低温生物炭(300℃)上的吸附有重要贡献,去灰分后氢键作用减弱,导致吸附强度(Koc)下降.这说明生物炭中的无机矿物一方面可以通过特定作用机制有效结合芳香族有机污染物,该作用对总吸附的贡献与污染物性质、生物炭的制备温度和理化属性以及二者之间的主导作用机制有关;另一方面屏蔽有机组分上和孔内的有效吸附位点,抑制芳香族污染物在生物炭上的吸附,酸洗去灰分对生物炭吸附芳香族污染物的影响取决于这两个方面的平衡.

关键词：生物炭、芳香族污染物、吸附、去灰分

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资助基金：国家自然科学基金;中国博士后科学基金;南京林业大学大学生创新训练计划项目

在线出版日期：2021-07-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：3161-3170