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1、中文 中文 4000 字 出處: 出處:Vithanage M, Rajapaksha A U, Ahmad M, et al. Mechanisms of antimony adsorption onto soybean stover-derived biochar in aqueous solutions[J]. Journal of environmental management, 2015, 151: 443-449.大豆
2、秸稈生物炭吸附水溶液中銻的機(jī)理 大豆秸稈生物炭吸附水溶液中銻的機(jī)理Meththika Vithanage a, b, Anushka Upamali Rajapaksha a, b, Mahtab Ahmad c,Minori Uchimiya d, Xiaomin Dou e, Daniel S. Alessi f, Yong Sik Ok a, *摘要 摘要有限的力學(xué)知識(shí)可用于解釋生物炭與微量元素(Sb
3、和 As)的含氧陰離子的 相互作用。在 300℃(SBC300)和 700℃(SBC700)下制備的大豆秸稈生物炭, 其特征可以通過(guò) BET,Boehm 滴定,F(xiàn)T-IR,NMR 和拉曼光譜表征。結(jié)合的質(zhì)子可 以通過(guò)電位滴定量化,通過(guò)基于 Boehm 滴定和 NMR 觀(guān)測(cè)的表面絡(luò)合模擬,使用兩 個(gè)酸性點(diǎn)位來(lái)模擬生物炭模型。對(duì)于 SBC300 和 SBC700,分別在 pH 7.20 和 7.75 觀(guān)察到
4、零電荷點(diǎn)。銻酸鹽(Sb(V))和亞銻酸鹽(Sb(III))都不受離子強(qiáng)度 影響(0.1,0.01 和 0.001M NaNO3),此現(xiàn)象表明其內(nèi)部區(qū)域的絡(luò)合。對(duì)于比 SBC700 含有更多-OH 含量的 SBC300,觀(guān)察到 SBC300 對(duì) Sb(III)和 Sb(V)有更好的吸 附。Sb(III)去除率(85%)大于 Sb(V)去除率(68%)。Sb(III)的最大吸附密度為 1.88?10-6 mol / m2
5、 。三層模型(TLM)成功地描述了 Sb 在 pH4-9 下大 豆秸稈生物炭的表面絡(luò)合,并反應(yīng)形成單配位基單核和雙核絡(luò)合物。通過(guò)拉曼, FT-IR 和 XPS 進(jìn)行的光譜檢測(cè)進(jìn)一步證實(shí)了 Sb 與生物炭表面的強(qiáng)化學(xué)吸附結(jié)合。 關(guān)鍵詞: 關(guān)鍵詞:黑碳、表面絡(luò)合模型、木炭、慢熱解、表面電荷1.引言 引言生物炭是一種成分復(fù)雜的碳材料,由一系列由有機(jī)物質(zhì)熱改性產(chǎn)生的官能團(tuán) 組成。近年來(lái),生物炭作為一種土壤改良劑受到重視,用于控
6、制有機(jī)和無(wú)機(jī)污染 物的空間分布及其被生物的利用程度(Lehmann and Joseph,2009)。生物炭可 以由各種廢棄生物質(zhì)在不同的熱解溫度下制成,其特征是高碳含量和芳香性(Sohi et al,2009)。生物炭復(fù)雜的化學(xué)組成造成復(fù)雜的表面化學(xué)性質(zhì):酸性 至堿性,親水性至疏水性(Amonette and Jospeh,2009)。生物炭可用作吸附Sb 的吸附。2.材料與方法 材料與方法2.1. 2.1.大豆秸稈生物炭的制備
7、 大豆秸稈生物炭的制備 將風(fēng)干的大豆秸稈粉碎并置于用蓋子覆蓋的陶瓷坩堝中,并在馬弗爐(MF21GS,Jeio Tech.Korea)中加熱。 如先前報(bào)道的(Ahmad et al.,2012a), 在 7℃/min 加熱速率下采用緩慢熱解。原料在峰值溫度(300 或 700℃)保持 3 h, 然后使生物炭樣品在爐內(nèi)冷卻至室溫(Chen et al.,2008; Chun et al.,2004)。 所有生物炭樣品都儲(chǔ)
8、存在氣密性好的容器中。此后,在 300 和 700℃下熱解的大 豆秸稈生物炭分別表示為 SBC300 和 SBC700。2.2. 2.2.電位滴定法 電位滴定法表面滴定法在這篇文章中詳細(xì)的描述(Vithanage et al.,2006)。簡(jiǎn)而言 之,在 NaNO3(0.1,0.01 and 0.001M)三種不同離子濃度下制備 2g 生物炭/L 的 懸浮液。將生物炭懸浮液用 N2 鼓泡 1 小時(shí),然后攪拌
9、過(guò)夜。固體懸浮液的初始 pH 為 7.0;加入 0.96M HNO3 后,pH 降至 4.0。然后使用自動(dòng)滴定儀(Orion 960, Thermo Fisher,USA)進(jìn)行滴定?;谫|(zhì)子化和去質(zhì)子化表面物質(zhì)的平衡濃度計(jì) 算零電荷點(diǎn)(pHzpc)(Vithanage et al.,2006)。2.3.Boehm 2.3.Boehm 滴定法 滴定法使用 Boehm 滴定法(Boehm et al.,1964; Goe
10、rtzen et al.,2010)測(cè)定 SBC300 的表面官能團(tuán)。詳細(xì)資料見(jiàn)補(bǔ)充資料。2.4. 2.4.表面絡(luò)合物的形成 表面絡(luò)合物的形成我們?cè)诒狙芯恐惺褂?SCM 的首要目標(biāo)是準(zhǔn)確表示懸浮液組成中所有變化的 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于缺乏關(guān)于銻吸附的平衡常數(shù)數(shù)據(jù),使用了一小組可調(diào)參數(shù)。DDLM 和 TLM 都滿(mǎn)足了這些要求。基于 Boehm 滴定結(jié)果,通過(guò)質(zhì)子化和去質(zhì)子化(C1OH 和 C2OH),我們將在 SBC300 表
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