不同生物质来源和热解温度条件下制备的生物炭对菲的吸附行为

摘要

以三种来源（猪粪便、玉米秸秆和松树木屑）的生物质为原料，分别在250℃和400℃温度条件下制备生物炭，对其理化性质进行表征,并研究菲在所选生物炭上的吸附行为及可能存在的吸附机制。结果显示，生物炭的理化性质随着生物质来源和热解温度条件的不同而有明显的变化；与250℃下制备的生物炭相比，400℃下制备的生物炭极性官能团数量更少，芳香度更高，疏水性更强，比表面积更大，孔结构发育更加完全，灰分含量更高；同一温度下，植物来源的生物炭比动物来源的生物炭的比表面积大，而动物来源的生物炭的灰分含量明显高于植物来源的生物炭。所有生物炭对菲的吸附行为都可以用Freundilich模型进行很好的拟合，且吸附等温线均显示出非线性；在猪粪便和玉米秸秆制备的生物炭中，400℃比250℃条件下制备的生物炭对菲有更强的吸附能力，表明吸附能力与热解温度有关；且同一热解温度下，动物来源的生物炭样品的吸附能力高于植物来源的生物炭样品，可能是由于其含有更多的灰分。Freundlich非线性指数n值与比表面积和芳香度之间均存在负相关关系，说明菲在生物炭上的吸附不仅有疏水效应，可能还存在着孔填充效应和仔-仔电子供体受体（EDA）反应等吸附机制的贡献。