冻融循环对生物炭理化性质及吸附性能的影响

发布时间：2017-11-24 14:32

  本文关键词：冻融循环对生物炭理化性质及吸附性能的影响

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【摘要】：当生物炭在改良土壤、固碳减排、环境修复等环境功效日益得到广泛关注的同时,一些研究者开始关注生物炭在环境中理化性质变化以及这些变化对其环境功能的影响。为了探究生物炭在环境中理化性质的变化,分析环境过程对生物炭理化性质的影响机制,辨析在外界环境干扰下生物炭吸附性能的变化,本研究以松木屑为原料制备在200℃(P200)、350℃(P350)、500℃(P500)和650℃(P650)四个温度条件下制备生物炭,通过一系列时间梯度冻融循环实验,模拟生物炭理化性质变化规律,从冻融循环的角度考察了生物炭的动态属性,为理解生物炭在环境生命周期的功能评价提供理论支持。通过元素分析发现冻融循环能使生物炭内部的可溶性矿物溶出,附着于瓶壁,使生物炭灰分含量减小。与冻融前相比,在第42个周期时,P200从5.81%减小到0.37%,P350从6.18%减小到2.14%,P500从7.27%减小到0.34%,P650从6.07%减小到5.22%。冻融循环对不同温度制备的生物炭的比表面积(BET sa)影响不同。在第42个周期时,P200的BET sa从冻融前的2.67 m2/g增加到14.4 m2/g,而P350的BET sa只从2.78 m2/g增加到3.49 m2/g,P500的BET sa则从101 m2/g减小以67.4 m2/g,P650的BET sa从464 m2/g增加到604 m2/g。不同温度制备的生物炭在冻融循环过程中动态变化过程不同。随着冻融循环周期增加,P200中值粒径(D50)从冻融前230μm一直呈增加第42个周期时的363μm,而P350的DS0在第21个周期时则从198μm减小到167μm,在第42个周期时又增加到206μm,P500的变化规律和P350类似,P650则在第21个周期时从142μm增大到173μm后在第42个周期时又恢复到142μm。冻融前后生物炭对萘的吸附都能用Freundlich模型进行很好地拟合,冻融循环之后,P200吸附分配系数log Kd(L/kg)在第14个周期时从冻融前的3.24增加到3.34,P350也在第14个周期时从冻融前3.44增加到3.60,P500则在第7个周期时从3.63增加到3.76,P650在第21个周期时从冻融前4.63增加到4.73。通过相关分析发现,在冻融循环过程中生物炭理化性质的变化(尤其是粒径)和生物炭吸附系数有着显著的相关关系,所以我们推测,自然界中时间更久、强度更大的冻融作用将能够极大影响生物炭的吸附性能。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X505;O647.3

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本文编号：1222604