竹屑生物炭吸附典型芳香性有機物的機制及規(guī)律.pdf

1、生物炭因其大的比表面積、豐富的孔隙結(jié)構(gòu)等優(yōu)良性質(zhì)，對有機污染物具有良好的吸附能力，有望成為廉價高效的環(huán)境吸附劑應(yīng)用于污染土壤及水體修復(fù)。此外，生物炭在土壤改良及固碳方面的應(yīng)用潛力巨大，其施加到土壤中也會通過吸附作用影響土壤中有機污染物的環(huán)境行為。因此，研究生物炭對有機污染物的吸附作用機理及建立定量預(yù)測模型對于評價生物炭對有機物環(huán)境行為的影響及其作為環(huán)境吸附劑的成功應(yīng)用十分關(guān)鍵。生物炭性質(zhì)和有機物性質(zhì)是影響生物炭吸附有機物的兩個關(guān)鍵因素，

2、而制備溫度又是影響生物炭性質(zhì)的重要因素。因此，本文研究了不同溫度制備的生物炭對PAHs、苯酚類、苯胺類和硝基苯類等20多種典型芳香性有機物的吸附行為，結(jié)合生物炭的表面結(jié)構(gòu)性質(zhì)，建立了生物炭對有機物吸附行為的定量預(yù)測模型。論文取得的主要結(jié)果如下:
　　(1)探明了高溫生物炭對有機污染物的吸附機制并建立了基于有機物性質(zhì)差異的吸附定量預(yù)測模型。發(fā)現(xiàn)700℃制備的高溫生物炭對20多種典型有機物的飽和吸附量與有機物分子尺寸和熔點呈負相關(guān)關(guān)系

3、，探明并提出了生物炭對有機物的吸附機制在微孔填充基礎(chǔ)上，還受到不同有機物分子在生物炭的大孔和中孔表面膨脹的影響。發(fā)現(xiàn)有機物在生物炭上的吸附親和力與有機物π電子極性極化率和氫鍵供質(zhì)子能力呈多元線性正相關(guān)關(guān)系，探明了生物炭對有機物的主要作用力是范德華力疏水作用、π-πEDA作用和氫鍵作用。建立了基于高溫生物炭吸附有機物的飽和吸附量和吸附親和力與有機物分子尺寸、熔點、π電子極性極化率和氫鍵供質(zhì)子能力等性質(zhì)參數(shù)的定量關(guān)系的預(yù)測模型。
　　

4、(2)探明了不同溫度制備生物炭結(jié)構(gòu)性質(zhì)差異及其對有機物吸附機制的影響規(guī)律，建立了基于生物炭性質(zhì)及有機物性質(zhì)差異的吸附定量預(yù)測模型。發(fā)現(xiàn)隨著制備溫度的升高，生物炭比表面積、孔容和芳香性增大，含氧官能團減少，極性(N+O)/C降低。發(fā)現(xiàn)生物炭對20多種典型有機物的飽和吸附量與有機物在辛醇中的溶解度和生物炭的微孔孔容、極性指數(shù)呈定量關(guān)系。發(fā)現(xiàn)吸附親和力不僅與有機物π電子極性極化率和氫鍵供質(zhì)子能力有定量多元線性關(guān)系，而且與生物炭log(H/C)