生物炭對磺胺甲噁唑的吸附及土壤有機酸對吸附的影響.pdf

1、生物炭是由農(nóng)作物秸稈、木材、工業(yè)固體廢棄物等生物質(zhì)在厭氧或者無氧的條件下進行熱解得到的一種固體物質(zhì)。其具有含碳量高、孔隙發(fā)達、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點，因而在固碳、改良土壤以及環(huán)境修復(fù)等方面具有很大的應(yīng)用潛力。
　　研究表明，生物炭對疏水性有機污染物（如PAHs、PCBs等）在土壤和沉積物中的吸附-解吸起至關(guān)重要的作用，但對極性/離子型有機污染物的吸附-解吸行為卻相對匱乏。
　　本論文以典型抗生素磺胺甲噁唑（sulfamethoxaz

2、ole，SMX）為吸附質(zhì)，研究了其在中藥（丹參）渣生物炭上的吸附行為與機制;同時還探討了腐殖酸、蘋果酸和檸檬酸對不同類型生物炭吸附SMX的影響。
　　主要結(jié)論如下:
　　1、以丹參（拉丁名）藥渣為原料，不同溫度(250～800℃)下制備不同裂解程度的生物炭吸附劑。在碳化溫度由低到高的過程中，部分未碳化有機組分逐漸發(fā)生碳化，即“軟碳質(zhì)”逐漸過渡到“硬碳質(zhì)”。生物炭的芳香性、比表面積也隨之迅速增大，然而表面極性官能團含量顯著降低

3、。吸附實驗表明，250℃下制備的生物炭具有最強的吸附能力，其最大吸附量是高溫生物炭的2-7倍。由于低溫生物炭表面保存了更多的含氧官能團以及250℃生物炭的酸解離常數(shù)(pKa)與吸附質(zhì)SMX的二級解離常數(shù)（pKa,2=5.7）接近，因此其較強的吸附能力推測是因為在二者之間可能形成了作用力較大的負電荷輔助氫鍵即，Negativecharge-assisted H bonding(-)CAHB。熱力學分析表明SMX在生物炭上的吸附是一個自發(fā)的

4、、吸熱過程。更高的焓變(△H)與熵變(△S)可能是由SMX與生物炭之間較強的(-)CAHB作用力引起的。
　　2、研究了負載腐殖酸對不同類型生物炭（不同原料、不同裂解溫度）吸附SMX以及磺胺(英文名，SA)的影響機制。結(jié)果表明，腐殖酸能夠顯著提高生物炭對SMX的吸附親和力，然而卻對生物炭吸附SA具有明顯地抑制作用。這是因為腐殖酸負載后改變了生物炭表面的理化性質(zhì)，使其表面增加了較多的含氧官能團，因而對SMX分子具有更強的吸附能力;S

5、A與極性官能團的親和能力較弱，因而其吸附作用被弱化。通過腐殖酸對SMX和SA的吸附實驗證明腐殖酸對SMX具有更強的吸附能力。本研究結(jié)果表明，腐殖酸對生物炭吸附作用的影響主要取決于生物炭與腐殖酸之間、生物炭與吸附質(zhì)之間、以及腐殖酸與吸附質(zhì)之間各吸附親和力的大小。
　　3、研究了小分子有機酸（蘋果酸、檸檬酸）對生物炭吸附SMX的影響機制。與單一SMX吸附實驗相比，小分子有機酸能夠顯著增強生物炭對SMX的吸附。SMX在溶液中首先與小分子