ms吸附比表面积
比表面积分析仪产生的化学吸附
比表面积分析仪产生的化学吸附
比表面测试方法根据测试思路不同分为吸附法、透气法和其它方法，透气法是将待测粉体填装在透气管内震实到一定堆积密度，根据透气确定粉体比表面积分析仪大小，比表面测试范围小，精度低;
调节水银面到气体量管的最低刻度。
通入高纯氮后关闭S3 ，测气体压力。
打开S1 气体进入试样管与试样接触.当达到平衡时(压力在1min 内变化不超过0.lmmHg 柱)，记录此时的压力。
升高水银面达到逐次高度测得相应平衡压力
固体表面都有吸附特性，煤对气体和液体有吸附现象。
在吸附现象中起主要作用的是表面积和孔隙率，因而吸附作用的强弱与表面积有密切的关系。
吸附等温线是有关吸附剂孔结构、吸附热以及其它物理化学特征的信息源。
在恒定的温度和宽范围的相对压力条件下可得到被吸附物的吸附等温线
因为氮气是化学惰性气体，而且在液氮温度下不易发生化学吸附，所以低温氮吸附法是最常用来测比表面积的一种方法。
一般具有比较大的比表面积分析仪;吸附剂催化剂炭黑等材料的效能与比表面积关系密切，一定效能需要一定范围的比表面要求;但并不是比表面积越大，就粉体质量越好。
测定包括装有样品的试样管到活塞S1的体积，使高纯氮扩充到试样管内，形成平衡后记录压力，记录量管上相应刻度下的压力。
由下式计算死空间的体积。
比表面及孔径吸附分析
背景知识细小粉末中相当大比例的原子处于或靠近表面。
如果粉末的颗粒有裂缝、缝隙或在表面上有孔，则裸露原子的比例更高。
固体表面的分子与内部分子不同，存在剩余的表面自由力场。
同样的物质，粉末状与块状有着显著不同的性质。
与块状相比，细小粉末更具活性，显示出更好的溶解性，熔结温度更低，吸附性能更好，催化活性更高。
这种影响是如此显著，以至于在某些情况下，比表面积及孔结构与化学组成有着相当的重要性。
因此，无论在科学研究还是在生产实际中，了解所制备的或使用的吸附剂的比表面积和孔径分布有时是很重要的事情。
例如，比表面积和孔径分布是表征多相催化剂物化性能的两个重要参数。
一个催化剂的比表面积大小常常与催化剂活性的高低有密切关系，孔径的大小往往决定着催化反应的选择性。
目前，已发展了多种测定和计算固体比表面积和孔径分布的方法，不过使用最多的是低温氮物理吸附静态容量法。
气体与清洁固体表面接触时，在固体表面上气体的浓度高于气相，这种现象称吸附（adsorption）。
吸附气体的固体物质称为吸附剂（adsorbent）；被吸附的气体称为吸附质（adsorptive）；吸附质在表面吸附以后的状态称为吸附态。
吸附可分为物理吸附和化学吸附。
化学吸附：被吸附的气体分子与固体之间以化学键力结合，并对它们的性质有一定影响的强吸附。
物理吸附：被吸附的气体分子与固体之间以较弱的范德华力结合，而不影响它们各自特性的吸附。
孔的定义固体表面由于多种原因总是凹凸不平的，凹坑深度大于凹坑直径就成为孔。
有孔的物质叫做多孔体(porous material)，没有孔的物质是非孔体(nonporous material)。
多孔体具有各种各样的孔直径(porediameter)、孔径分布(pore size distribution)和孔容积(porevolume)。
孔的吸附行为因孔直径而异。
孔大小（孔宽）分为微孔（micropore） < 2nm中孔（mesopore） 2～50nm大孔（macropore） 50～7500nm巨孔（megapore） > 7500nm（大气压下水银可进入）此外，把微粉末填充到孔里面，粒子(粉末)间的空隙也构成孔。
酸洗处理对生物炭性质及其吸附生物油的影响
林业工程学报，２０２３，８（３）：９９－１０４ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２２１１０１９收稿日期：２０２２－１１－１５㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２３－０３－１０基金项目：江苏省自然科学基金（ＢＫ２０２００７９４）；南京林业大学大学生创新训练计划（２０２１ＮＦＵＳＰＩＴＰ０１０６）；国际科技创新合作重点项目（２０１８ＹＦＥ０１８３６００）；国家自然科学基金（５１８７６０９３，５２１０６２４９）㊂作者简介：单保臻，女，研究方向为生物质热化学利用技术㊂通信作者：张书，男，教授㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓ．ｚｈａｎｇ＠ｎｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ酸洗处理对生物炭性质及其吸附生物油的影响单保臻，谢海洋，李蔷，张昊，严姗姗，高雯然，张书∗（南京林业大学材料科学与工程学院，南京２１００３７）摘㊀要：为了研究酸洗处理对生物炭性质的影响及其对生物油浆体系中生物炭吸附生物油的影响，笔者采用ＨＣｌ酸洗处理，分别制备了对松木原料酸洗和对热解炭化料酸洗的生物炭，同时在相同的热解条件下制备了仅水洗处理的生物炭作为实验对照㊂采用傅里叶红外光谱㊁比表面积及孔径分析㊁Ｘ射线衍射㊁拉曼光谱等手段对上述３种生物炭进行表征，并利用３种生物炭吸附生物油，利用气相色谱⁃质谱联用分析被不同生物炭样品吸附的生物油的成分差别㊂实验结果表明，松木原料酸洗对热解炭的性质影响更大，炭表面的Ｃ Ｏ和Ｃ Ｏ含量增加，比表面积也更大，而晶体结构和石墨化程度变化不大㊂３种生物炭均对生物油有较好的吸附性能，对糖类㊁酚类㊁酸类㊁酮类㊁醛类都有较强的吸附力㊂由于酸洗预处理松木原料的生物炭具有较高含量的Ｃ Ｏ和Ｃ Ｏ㊁较大的比表面积，对生物油有更高的吸附能力，也对生物油中酸类㊁酮类的吸附选择性更好㊂生物炭能够通过氢键和静电作用吸附易促进结焦的酸类㊁酮类，通过π⁃π相互作用吸附易结焦的酚类，有利于抑制生物油浆的结焦，推动生物油浆的广泛应用㊂关键词：生物炭；酸洗；吸附；生物油；生物油浆中图分类号：ＴＫ６㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９６－１３５９（２０２３）０３－００９９－０６Ｅｆｆｅｃｔｏｆａｃｉｄｗａｓｈｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｉｏｃｈａｒａｎｄｉｔｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｎｂｉｏ⁃ｏｉｌＳＨＡＮＢａｏｚｈｅｎ，ＸＩＥＨａｉｙａｎｇ，ＬＩＱｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＨａｏ，ＹＡＮＳｈａｎｓｈａｎ，ＧＡＯＷｅｎｒａｎ，ＺＨＡＮＧＳｈｕ∗（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｉｏ⁃ｓｌｕｒｒｙｉｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｆｕｅｌｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｍｉｘｉｎｇｂｉｏ⁃ｏｉｌａｎｄｂｉｏｃｈａｒｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｂｉｏｍａｓｓｐｙｒｏｌｙｓｉｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ｐｙｒｏｌｙｓｉｓａｎｄｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｓａｐｒｏｍｉｓｉｎｇａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｔｏｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｆｏｓｓｉｌｆｕｅｌｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓｉｎｂｉｏ⁃ｏｉｌ，ｓｕｃｈａｓｖａｒｉｏｕｓｐｈｅｎｏｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓｔｈａｔｔｅｎｄｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅａｎｄｃｏｋｅｗｈｅｎｈｅａｔｅｄ，ａｎｄａｃｉｄｓａｎｄｋｅｔｏｎｅｓｔｈａｔｔｅｎｄｔｏｐｒｏｍｏｔｅｃｏｋｉｎｇｗｈｅｎｈｅａｔｅｄ，ｄｉｒｅｃｔｌｙａｆ⁃ｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏ⁃ｓｌｕｒｒｙ．Ｂｉｏｃｈａｒｉｓａｎａｄｓｏｒｂｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｇｏｏｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｖａｌｕｅｓ，ｓｏｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｐｒｅｖｅｎｔｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｃｏｋｉｎｇｏｆｂｉｏ⁃ｏｉｌｂｙｂｌｏｃｋｉｎｇｔｈｅｃｏｋｉｎｇ⁃ｐｒｏｎｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｂｉｏ⁃ｏｉｌｉｎｔｈｅｐｏｒｅｃｈａｎｎｅｌｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ．Ａｃｉｄｗａｓｈｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｓａｃｏｍｍｏｎｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｂｉｏｃｈａｒ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｏｎｂｉｏｃｈａｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅａｃｉｄｗａｓｈｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｉｏｃｈａｒａｎｄｂｉｏ⁃ｏｉｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｂｙｔｈｅｂｉｏｃｈａｒｉｎｂｉｏ⁃ｓｌｕｒｒｙｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｂｉｏｃｈａｒａｃｉｄ⁃ｗａｓｈｅｄｏｎｒａｗｐｉｎｅｗｏｏｄ（ＨＣｌ⁃ＢＣ）ａｎｄａｃｉｄ⁃ｗａｓｈｅｄｏｎｐｙｒｏｌｙｓｉｓｃａｒｂｏｎｉｚｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓ（ＢＣ⁃ＨＣｌ）ｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙｕｓｉｎｇｔｈｅＨＣｌａｃｉｄｗａｓｈｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｂｉｏｃｈａｒｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｗａｔｅｒ⁃ｗａｓｈｉｎｇｏｎｌｙｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｐｙｒｏｌｙｓｉｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｓｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌ．ＴｈｅｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｔｈｅＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＦＴ⁃ＩＲ），ｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｎｄｐｏｒｅｓｉｚｅ，Ｘ⁃ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）ａｎｄＲａｍａｎａｎａｌｙｓｅｓ．Ｂｉｏ⁃ｏｉｌｗａｓａｄｓｏｒｂｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｂｉｏｃｈａｒ，ａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｂｉｏ⁃ｏｉｌａｄｓｏｒｂｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｉｏｃｈａｒｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｔｈｅｇａｓｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ⁃ｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（ＧＣ⁃ＭＳ）．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｃｉｄｗａｓｈｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｐｉｎｅｗｏｏｄｈａｄａｇｒｅａｔｅｒｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｂｉｏｃｈａｒ，ｗｉｔｈａｎｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅＣ ＯａｎｄＣ Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓａｎｄａｌａｒｇｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎｄｉｄｎｏｔｃｈａｎｇｅｍｕｃｈ．Ａｌｌｔｈｒｅｅｔｙｐｅｓｏｆｂｉｏｃｈａｒｈａｄｇｏｏｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｎｂｉｏ⁃ｏｉｌ，ｗｉｔｈｓｔｒｏｎｇａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｎｓｕｇａｒｓ，ｐｈｅｎｏｌｓ，ａｃｉｄｓ，ｋｅｔｏｎｅｓ，ａｎｄａｌｄｅｈｙｄｅｓ．ＨＣｌ⁃ＢＣｗａｓｍｏｒｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎａｄ⁃ｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｅｒｃｏｎｔｅｎｔｏｆＣ ＯａｎｄＣ Ｏａｎｄｌａｒｇｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ａｎｄａｌｓｏｈａｄｂｅｔｔｅｒｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｆｏｒａｃｉｄｓａｎｄｋｅｔｏｎｅｓｉｎｂｉｏ⁃ｏｉｌ．Ｂｉｏｃｈａｒｉｓａｂｌｅｔｏａｄｓｏｒｂａｃｉｄｓａｎｄｋｅｔｏｎｅｓｔｈａｔｔｅｎｄｔｏ林业工程学报第８卷ｐｒｏｍｏｔｅｃｏｋｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｉｎｇａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ａｎｄａｄｓｏｒｂｐｈｅｎｏｌｓｔｈａｔｔｅｎｄｔｏｃｏｋｅｔｈｒｏｕｇｈπ⁃πｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｉｎｈｉｂｉｔｃｏｋｉｎｇｏｆｂｉｏ⁃ｓｌｕｒｒｙａｎｄｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏ⁃ｓｌｕｒｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｃｈａｒ；ａｃｉｄｗａｓｈｉｎｇ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｂｉｏ⁃ｏｉｌ；ｂｉｏ⁃ｓｌｕｒｒｙ㊀㊀生物油浆是将生物质热解产生的生物炭悬浮于生物油中制备得到的浆体燃料，相对于生物质提高了能量密度，便于管道运输，从而降低了运输成本且降低了生物油的酸性㊁腐蚀性，可以用于燃烧㊁热解㊁气化［１－２］㊂生物油浆的应用是推广生物质能利用㊁助力我国实现碳达峰㊁碳中和目标的一项重要方式㊂然而，生物油受热易聚合生成焦油／焦炭，进而堵塞反应器并降低目标产物收率［３－４］，这一问题阻碍了生物油浆的应用㊂众所周知，生物炭作为一种多孔材料可以吸附有机物，生物炭也被用作去除焦油或处理热解废水的吸附剂㊂此外，已有研究表明生物油浆中的生物炭对生物油组分的吸附有一定的选择性［１，５］㊂因此将生物油中受热易结焦的糖类㊁酚类及促进结焦反应的酸类㊁酮类吸附在生物炭孔隙中是阻碍其聚合结焦的一种简单有效的方法［３］㊂迄今为止，在生物油浆系统中生物炭对生物油的吸附行为还鲜见系统的研究，通过改性生物炭结构实现生物炭对生物油组分的选择性吸附还需进一步探究㊂酸洗处理是生物炭最常用的改性方法，所得的改性生物炭往往具有更好的吸附特性㊂酸洗处理可以分为对生物质原料进行酸洗预处理和对生物炭进行酸洗处理两种方式［６］㊂基于上述论述，本研究选用ＨＣｌ为酸洗试剂，在８００ħ㊁ＣＯ２气氛下分别制备了热解前酸洗松木原料和热解后酸洗炭化料的两种酸洗改性生物炭，并以未酸洗仅水洗处理的生物炭为对照，考察酸洗处理对生物炭性质及其吸附生物油的影响，探究生物炭对生物油组分的吸附机理，为调控生物炭结构，促进其抑制生物油浆结焦提供理论基础㊂１㊀材料与方法１．１㊀试验材料ＨＣｌ（体积分数３６％ ３８％，分析纯）㊁丙酮（分析纯和色谱纯），均购自南京化学试剂股份有限公司；生物油（ＢＯ）采用购于荷兰ＢＴＧｂｉｏｌｉｑｕｉｄｓ公司的木材快速热解油；实验中所用的水均为去离子水㊂１．２㊀试验方法１．２．１㊀生物炭的制备将松木粉碎并筛分为６０ １００目（孔径为０．１５ ０．２５ｍｍ）木粉，记为ＰＷ㊂将ＰＷ浸泡于１ｍｏｌ／ＬＨＣｌ溶液中并且在室温下磁力搅拌２４ｈ进行酸洗，再用去离子水冲洗直至松木样品为中性，随后在８０ħ下烘干，酸洗过的松木，记为ＨＰＷ㊂ＰＷ和ＨＰＷ均使用实验室规模的管式炉先在５００ｍＬ／ｍｉｎ的Ｎ２气氛下以１０ħ／ｍｉｎ升温至８００ħ并保温，随后气体切换为２００ｍＬ／ｍｉｎ的ＣＯ２进行活化１ｈ，再切换为Ｎ２３０ｍｉｎ以减小ＣＯ２在管内的扩散时间的干扰，反应结束后在Ｎ２条件下冷却至室温㊂将ＨＰＷ制成的生物炭水洗２４ｈ后得到了酸洗松木原料的生物炭，记为ＨＣｌ⁃ＢＣ；将部分ＰＷ制成的生物炭用１ｍｏｌ／ＬＨＣｌ酸洗２４ｈ，再水洗至中性，得到了酸洗炭化料的生物炭，记为ＢＣ⁃ＨＣｌ；另将部分ＰＷ制成的生物炭仅水洗２４ｈ，记为ＢＣ⁃Ｈ２Ｏ，作为对照㊂为了去除在高温热解过程中生物炭内部残留的部分生物油，将所有制成的生物炭均用丙酮溶液洗涤２４ｈ，再用去离子水冲洗掉残余丙酮，冲洗后的生物炭在８５ħ下烘干至质量恒定，储存在密封容器中，得到生物炭样品㊂１．２．２㊀生物炭结构表征分别采用ＴＧ２０９Ｆ３Ｔａｒｓｕｓｓｅｒｉｅｓ型热重分析仪（ＴＧ，德国Ｎｅｔｚｓｃｈ）和２４００ｓｅｒｉｅｓＩＩ型元素分析仪（美国ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ）对生物炭进行工业分析和元素分析；采用ＶＥＲＴＥＸ８０Ｖ型傅里叶红外光谱仪（ＦＴ⁃ＩＲ，德国Ｂｒｕｋｅｒ）和Ｋ⁃Ａｌｐｈａ型Ｘ射线光电子能谱仪（ＸＰＳ，美国ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）分析生物炭的官能团；分别采用ＤＸＲ５３２型拉曼光谱仪（Ｒａ⁃ｍａｎ，美国Ｔｈｅｒｍｏ）和ＵｌｔｉｍａＩＶ型Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ，日本Ｒｉｇａｋｕ）分析生物炭的石墨化程度和晶型结构；采用ＢＳＤ⁃ＰＭ４型比表面积与孔径分析仪（北京贝士德仪器科技有限公司）在７７Ｋ下基于Ｎ２吸⁃脱附曲线测定生物炭的比表面积（ＳＢＥＴ）㊁总孔体积（Ｖ）和微孔体积（Ｖｍｉｃｒｏ）㊂１．２．３㊀生物油吸附实验参照文献［１，５］中的方法，首先将３种生物炭ＨＣｌ⁃ＢＣ㊁ＢＣ⁃ＨＣｌ㊁ＢＣ⁃Ｈ２Ｏ分别与生物油混合均匀制备成生物油浆，其中生物炭质量占生物油浆总质量的５％㊂随后在室温下振荡２４ｈ，使得生物炭对生物油的吸附达到平衡，通过离心将生物油浆分离成２个部分，上层为吸附后的生物油（ＵＡＢＯ），下层为吸附饱和的生物炭，抽取出上层ＵＡＢＯ并反复离心直至无液体分离㊂在室温下把丙酮和吸附饱和的生物炭加入离心管中，充分振荡后离心出上００１㊀第３期单保臻，等：酸洗处理对生物炭性质及其吸附生物油的影响层溶液，反复操作直至溶液无色，收集得到被吸附的生物油（ＡＢＯ）溶液，过０．４５μｍ的滤膜后，再用丙酮进一步稀释至所有ＡＢＯ的质量分数为３００００ｍｇ／ｋｇ用于７８９０Ａ型气相色谱⁃质谱联用仪（ＧＣ⁃ＭＳ，美国Ａｇｉｌｅｎｔ）分析测试㊂同时，ＢＯ也经丙酮稀释至相同体积分数作为空白对照㊂１．２．４㊀生物油吸附结果计算与表征测定生物油浆中生物炭对生物油的吸附率，每组生物炭样品做３组平行实验，结果取平均值㊂具体计算公式如下：吸附率＝（ｍ１－ｍ２）／ｍ２ˑ１００％＝ｍ３／ｍ２（１）式中：ｍ１为吸附饱和的生物炭的质量，ｇ；ｍ２为丙酮洗脱ＡＢＯ后剩余生物炭的质量，ｇ；ｍ３为被吸附的生物油的质量，ｇ㊂利用ＧＣ⁃ＭＳ分析生物油样品中有机物的组成及含量㊂色谱条件为：ＶＦ⁃１７０１ｍｓ（长度ˑ内径ˑ膜厚＝３０ｍˑ２５０μｍˑ０．２５μｍ）毛细管柱；载气Ｈｅ流量为１ｍＬ／ｍｉｎ，分流比为１０ʒ１；升温程序设置为４０ħ保持３ｍｉｎ，然后以５ħ／ｍｉｎ的速率上升到２００ħ，再以１０ħ／ｍｉｎ上升到２８０ħ，保持３ｍｉｎ㊂质谱条件：电离方式为ＥＩ，电子轰击能量为７０ｅＶ，扫描范围为５０ ３００ｍ／ｚ㊂根据美国国家标准与技术研究院ＮＩＳＴ１１谱库进行检索获得油相的成分，并参照文献［１］的方法用相对校正因子算得生物油成分的相对峰面积和含量㊂２㊀结果与分析２．１㊀生物炭结构分析生物炭样品中的灰分㊁挥发分含量以及固定碳含量的数据见表１㊂由表１可知，与ＢＣ⁃ＨＣｌ和ＨＣｌ⁃ＢＣ相比，ＢＣ⁃Ｈ２Ｏ的灰分含量明显更高，为４．４４％，说明相较于水洗，酸洗更能有效地去除炭中的灰分㊂表１㊀生物炭㊁生物油的工业分析及元素分析Ｔａｂｌｅ１㊀Ｐｒｏｘｉｍａｔｅａｎｄｕｌｔｉｍａｔｅａｎａｌｙｓｅｓｏｆｂｉｏｃｈａｒａｎｄｂｉｏ⁃ｏｉｌ样品工业分析（质量分数）／％元素分析（质量分数）／％水分挥发分灰分固定碳ａＣＨＯｂＮＳＨ与Ｃ原子比Ｏ与Ｃ原子比ＢＯｃ２４．００００．０２０５３．３１７．５０３９．０５０．１００．０２１．６８８０．５４９ＨＣｌ⁃ＢＣｄ０５．８８１．５９９２．５３９４．６１０．９５２．４７０．２６０．１３０．１２００．０２０ＢＣ⁃ＨＣｌｄ０７．０９１．１６９１．７５９４．７７０．７７３．０００．２６０．０４０．０９７０．０２４ＢＣ⁃Ｈ２Ｏｄ０７．６４４．４４８７．９３９４．１００．７７０．５００．１８０．０２０．０９９０．００４㊀注：ａ）固定碳质量分数＝１００％－挥发分质量分数－灰分质量分数；ｂ）Ｏ质量分数＝１００％－Ｎ质量分数－Ｈ质量分数－Ｃ质量分数－Ｓ质量分数－灰分质量分数；ｃ）收到基；ｄ）干燥基㊂㊀㊀此外，ＢＣ⁃ＨＣｌ的灰分含量低于ＨＣｌ⁃ＢＣ，说明炭化后酸洗去除炭中灰分的效果更好㊂ＨＣｌ⁃ＢＣ的挥发分含量相对较低，这是由于ＨＣｌ破坏了松木中纤维素㊁半纤维素的结构，提高了其热解反应性，促进了热解过程中挥发分的析出［７－８］㊂这表明对原料进行酸洗能够提高固定碳含量，增加生物炭结构的稳定性㊂采用元素分析仪来测定生物炭样品中的Ｃ㊁Ｈ㊁Ｎ和Ｓ含量，由差减法算出Ｏ含量，ＢＣ⁃ＨＣｌ和ＨＣｌ⁃ＢＣ的Ｏ含量较高㊂这是由于酸洗去除了灰分而能够提供较多的活性位点［６］㊂生物炭的孔隙结构特征如表２所示㊂ＨＣｌ⁃ＢＣ酸洗预处理松木，一方面去除了部分灰分扩展了松木的孔道，另一方面热解过程中析出了更多的挥发分（见工业分析）；因此ＨＣｌ⁃ＢＣ样品的ＳＢＥＴ和Ｖｍｉｃｒｏ明显增加，孔隙更发达㊂相较于ＢＣ⁃ＨＣｌ，ＢＣ⁃Ｈ２Ｏ比表面积略低，这与矿物质在孔道内的堆积阻碍了孔隙的形成有关，酸洗可以有效去除矿物杂质，进一步暴露生物炭表面的活性位点，这有利于吸附有机物［６］㊂ＸＰＳ分析常用来表征生物炭的表面原子键合情况㊂将３种生物炭的Ｃ１ｓ峰进行分峰拟合，所得表面官能团的种类及含量如表２所示㊂由表２可知，生物炭表面主要由Ｃ㊁Ｏ和Ｎ组成，与ＢＣ⁃Ｈ２Ｏ相比，ＨＣｌ⁃ＢＣ与ＢＣ⁃ＨＣｌ的Ｃ含量都较高，而表面的Ｏ含量却较低㊂这是因为ＢＣ⁃Ｈ２Ｏ没有经过酸洗，灰分含量最高，灰分中含有Ｏ元素也会被ＸＰＳ分析出来㊂结合工业分析的结果可以看出，ＨＣｌ⁃ＢＣ与ＢＣ⁃ＨＣｌ的灰分含量差距不大，但ＨＣｌ⁃ＢＣ的Ｏ含量明显较高，说明酸洗松木原料能增加生物炭表面含氧官能团的含量㊂这是因为松木原料的结构稳定性远远小于炭化料，用同质量分数的ＨＣｌ酸洗松木原料对生物炭的性质影响更大，这与之前的研究结果相一致［９］㊂此外，生物炭表面的基团有４种：碳碳键（Ｃ Ｃ／Ｃ Ｃ）㊁碳氧单键（Ｃ Ｏ）㊁碳氧双键（Ｃ Ｏ）和羧酸根（ ＣＯＯＨ）［１０］㊂ＨＣｌ⁃ＢＣ表面的 ＣＯＯＨ含量较低㊁Ｃ Ｏ和Ｃ Ｏ含量１０１林业工程学报第８卷较高，由此猜想酸洗生物质可能有利于热解过程中ＣＯＯＨ转化成Ｃ Ｏ和Ｃ Ｏ㊂３种生物炭的表面含氧官能团都很丰富，这有利于在吸附过程中提供活性位点与生物油分子相互作用［１１］㊂表２㊀生物炭表面含氧官能团种类与质量分数及孔隙结构分析Ｔａｂｌｅ２㊀ＡｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅｔｙｐｅａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｏｆｓｕｒｆａｃｅＯ⁃ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓａｎｄｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｂｉｏｃｈａｒ样品Ｃ㊁Ｏ㊁Ｎ元素与官能团质量分数／％孔隙结构ＣＯＮＣ Ｃ／Ｃ ＣＣ ＯＣ Ｏ ＣＯＯＨＳＢＥＴ／（ｍ２㊃ｇ－１）Ｖ／（ｍＬ㊃ｇ－１）Ｖｍｉｃｒｏ／（ｍＬ㊃ｇ－１）ＨＣｌ⁃ＢＣ９１．９６７．２２０．８２７１．９０７．００７．２０１３．９０７３６．４０．３４０．２６７ＢＣ⁃ＨＣｌ９２．７１６．４２０．８７７０．８０５．９０７．００１６．３０５８１．９０．４００．１２４ＢＣ⁃Ｈ２Ｏ９１．７８７．４００．８１７０．７０６．５０６．５０１６．３０５６０．６０．４１０．１１５㊀㊀为了进一步研究３种炭的官能团的性质，用ＦＴ⁃ＩＲ对生物炭的官能团进行分析，结果如图１所示㊂在１０５２ １１１２ｃｍ－１（Ｃ Ｏ或Ｃ Ｏ Ｃ）㊁１６３０ｃｍ－１（芳香性Ｃ Ｃ或Ｃ Ｏ）㊁２９２４ｃｍ－１（ ＣＨ２）和３４３６ｃｍ－１（ ＯＨ）处的峰表明３种生物炭都含有丰富的官能团［１２－１３］㊂酸洗预处理松木后生物炭的Ｃ Ｏ峰拉伸增强，表明酸洗预处理增加了生物炭表面的含氧官能团，这与ＸＰＳ的结果相一致㊂生物炭样品的晶体结构显示了生物炭样品的ＸＲＤ衍射图㊂图１ｂ可见，不同处理方式的生物炭都在２４ʎ和４４ʎ左右出现了较宽的石墨特征峰，样品均为有类石墨微晶结构的无定形碳［１４］㊂ＢＣ⁃Ｈ２Ｏ含有较强的碳酸钙特征峰，说明水洗并没有将灰分去除干净，且灰分的主要成分为碳酸钙㊂３种样品的石墨特征峰强度相差不大，说明酸洗对生物炭晶体结构的影响较小㊂用拉曼光谱仪对生物炭的石墨化程度进行表征，图１ｃ中的Ｄ峰（１３４５ｃｍ－１）源自ｓｐ３碳原子的伸缩振动，表明碳结构存在的缺陷和无序，而Ｇ峰（１５８５ｃｍ－１）则来自ｓｐ２碳原子的伸缩振动，代表芳香环结构，ＩＤ／ＩＧ值（Ｄ峰与Ｇ峰面积比）与石墨化程度和碳结构的有序性呈现负相关［１４］㊂由图１ｃ可知，３种炭的ＩＤ／ＩＧ值相差不大，总体上酸洗对生物炭石墨化程度的影响较小㊂图１㊀生物炭的红外光谱图㊁ＸＲＤ图和拉曼光谱图Ｆｉｇ．１㊀Ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒａ，ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓａｎｄＲａｍａｎｓｐｅｃｔｒａｏｆｂｉｏｃｈａｒ２．２㊀生物炭吸附生物油分析３种生物炭样品对生物油的吸附效果如图２ａ所示㊂经过了酸洗处理，尤其是酸洗松木原料的生物炭对生物油的吸附能力显著提高，这是因为酸洗处理后生物炭具有更发达的孔隙结构，吸附容量更大且含氧量高有利于提高吸附能力㊂而ＢＣ⁃Ｈ２Ｏ的吸附效果较差，可能是因为其灰分占据了部分活性位点，堵塞了孔道且Ｏ含量低㊁含氧官能团的数量较少㊂因此，在实际应用中，选取孔隙发达㊁含氧官能团丰富的生物炭有利于吸附更多的生物油㊂由ＧＣ⁃ＭＳ检测（表３）可知，ＡＢＯ与ＢＯ中的成分一致，都有糖类㊁酚类㊁酸类㊁酮类㊁醛类㊁醇类以及酯类，其中醇类和酯类含量较低㊂３种生物炭对糖类㊁酚类㊁酸类㊁酮类㊁醛类都有较强的吸附力，说明利用生物炭的吸附作用吸附生物油中易结焦糖类㊁酚类和易促进结焦的酸类㊁酮类是可行的（图２ｂ）㊂与ＢＣ⁃Ｈ２Ｏ对照可知，ＨＣｌ⁃ＢＣ对酸类㊁酮类的吸附选择性较高㊂根据之前对生物炭的表征，ＨＣｌ⁃ＢＣ的微孔体积最大，官能团Ｃ Ｏ㊁Ｃ Ｏ含量最多㊂Ｃ Ｏ㊁Ｃ Ｏ作为含氧官能团可以通过氢键㊁静电作用实现对酸类㊁酮类的吸附作用［１５－１６］，而较大的微孔体积可以提供更多的吸附位点且能通过孔隙填充作用促进吸附［１，１７］㊂３种生物炭对酚类都有较好的吸附效果，但差别较小，这可能是由于本研究中的３２０１㊀第３期单保臻，等：酸洗处理对生物炭性质及其吸附生物油的影响种生物炭都是高温炭化制备，石墨化程度都较高，而生物炭的石墨化结构与酚类的苯环结构之间的π⁃π相互作用是生物炭吸附酚类的主要机制［１，１５］，因此３种生物炭对酚类的选择性差距较小㊂图２㊀生物炭对生物油的吸附率和被生物炭吸附的生物油各组分的质量分数Ｆｉｇ．２㊀Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｂｉｏ⁃ｏｉｌｂｙｂｉｏｃｈａｒａｎｄｍａｓｓｒａｔｉｏｓｏｆｂｉｏ⁃ｏｉｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｄｓｏｒｂｅｄｂｙｂｉｏｃｈａｒ表３㊀ＧＣ⁃ＭＳ检测出的生物油样品的组分及质量分数Ｔａｂｌｅ３㊀Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｍａｓｓｒａｔｉｏｓｏｆｂｉｏ⁃ｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙＧＣ⁃ＭＳ组分化合物保留时间／ｍｉｎ质量分数／％ＡＢＯ⁃ＨＣｌ⁃ＢＣＡＢＯ⁃ＢＣ⁃ＨＣｌＡＢＯ⁃ＢＣ⁃Ｈ２ＯＢＯ羟乙醛４．４３７．３４７６．８４３７．４４４６．５９３醛类丁二醛１０．２３０．５７００．５２７０．５３５０．４６３糠醛１０．７２０．４２６０．４０６０．４７３０．２４１乙酸５．２１３．２６３２．８９８３．１２６２．４０９酸类丙酸７．８２０．２１５０．１８９０．２０５０．１５８β⁃羟基异戊酸１１．８８０．６０５０．５４９０．４１４０．３５１羟基丙酮６．０６３．４２１３．０４５３．２２０２．６８０１⁃羟基⁃２⁃丁酮８．７９０．５７５０．５１７０．５２３０．４４９２⁃环戊烯酮１０．６００．１８４０．１６６０．１６８０．１３４酮类过氧化乙酰丙酮１２．２８０．２１７０．２０００．２０４０．１６７２⁃甲基⁃２⁃环戊烯⁃１⁃酮１２．３６０．１１９０．１０９０．１１５０．０８４２⁃羟基⁃２⁃环戊烯⁃１⁃酮１４．１１０．１５１０．１３９０．１４００．１２２３⁃甲基⁃２⁃环戊烯⁃１⁃酮１５．３７０．１２５０．１１５０．１１５０．０９４２（５Ｈ）⁃呋喃酮１５．８００．５８４０．５２１０．５２５０．３９１甲基环戊烯醇酮１７．０３０．６３８０．５９２０．５８１０．４８７愈创木酚１８．５１０．５６７０．５４１０．５４９０．４３７间甲酚１９．５７０．０７７０．０７１０．０７１０．０６４２⁃（３⁃羟基苯基）乙醇２０．６００．１４９０．１４４０．１４２０．１１５２⁃甲氧基⁃４⁃甲基苯酚２１．４３０．５９２０．５８９０．６０９０．４７７２，５⁃二甲基苯酚２１．８７０．０８４０．０８１０．０８５０．０６４４⁃乙基⁃２⁃甲氧基苯酚２３．６７０．１７５０．１７５０．１８４０．１５０丁香酚２５．８１０．２４１０．２４９０．２５２０．１９９２，４⁃二羟基苯丙酮２５．８９０．２９６０．２７５０．２６１０．２１４酚类异丁香酚２７．２２０．３１１０．２９９０．３２２０．２４０（Ｅ）⁃２⁃甲氧基⁃４⁃（１⁃丙烯基苯酚）２８．５８０．４０６０．３８１０．３９８０．３１９香兰素２９．０３０．３２５０．３１８０．３２９０．２６５２⁃甲氧基⁃４⁃丙基⁃苯酚３０．４３０．０４６０．０４６０．０４７０．０３７香草乙酮３０．９３０．２０５０．２０３０．２０２０．１７４４⁃羟基⁃３⁃甲氧基⁃苯丙酮３２．０９０．０９４０．０９１０．０８００．０７３松柏醇３３．１７０．２３３０．２１８０．２１８０．１７６高香草酸３４．８８０．１５４０．１４７０．１３９０．１１７４⁃羟基⁃邻甲氧基肉桂醛３７．１２０．２８８０．３０３０．３１５０．２７１糖类左旋葡聚糖３４．４８５．８８５５．５７２５．６０５４．９４５醇类（Ｒ）⁃１，２⁃丙二醇５．０４０．１２１０．１１４０．１３３０．１２５酯类γ⁃丁内酯１５．５１０．１４２０．１２８０．１３５０．１０４３０１林业工程学报第８卷３㊀结㊀论以ＨＣｌ为酸洗试剂，在８００ħ㊁ＣＯ２气氛下分别制备了热解前酸洗松木原料和热解后酸洗炭化料的２种酸洗改性生物炭，并以未酸洗仅水洗处理的生物炭为对照，考察酸洗处理对生物炭性质及其吸附生物油的影响，具体结论如下：１）经过酸洗处理后，生物炭含氧量增加，灰分含量降低，孔隙结构更发达，但晶体结构和石墨化程度变化较小；相较于酸洗炭化料，对松木原料进行酸洗对热解炭的性质影响更大，能够得到Ｃ Ｏ及Ｃ Ｏ的含量更多㊁比表面积更大的生物炭㊂２）３种生物炭均对生物油有较好的吸附性能，吸附率为４．１９ ５．９３ｇ／ｇ㊂ＨＣｌ⁃ＢＣ由于具有较高含量的Ｃ Ｏ和Ｃ Ｏ㊁较大的微孔体积，对生物油的吸附效率更高，也对生物油中酸类㊁酮类的吸附选择性更好㊂这是由于Ｃ Ｏ和Ｃ Ｏ可以通过氢键以及静电作用实现对生物油的吸附，而较大的微孔体积可以提供更多的吸附位点并促进孔隙填充作用㊂３种生物炭因为石墨化程度都较高，都能通过π⁃π相互作用较好地吸附酚类㊂３）酸洗处理生物炭，尤其是酸洗生物质原料的生物炭，具有更好的选择性吸附性能，更有利于抑制生物油浆中的结焦反应㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］ＹＡＮＳＳ，ＣＨＥＮＨＲ，ＺＨＵＨＮ，ｅｔａｌ．Ｅｎｈａｎｃｅｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｂｉｏ⁃ｏｉｌｏｎａｃｔｉｖａｔｅｄｂｉｏｃｈａｒｉｎｓｌｕｒｒｙｆｕｅｌｓａｎｄｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｓｅ⁃ｌｅｃｔｉｖｉｔｙ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ，２０２３，３３８．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｆｕｅｌ．２０２２．１２７２２４．［２］ＺＨＵＣ，ＣＡＯＪ，ＹＡＮＧＺ，ｅｔａｌ．ＳｔｕｄｙｏｎｈｙｄｒｏｄｅｏｘｙｇｅｎａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｎｉｓｏｌｅｏｖｅｒＮｉ（１１１）ｂｙｆｉｒｓｔ⁃ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭｏｌｅｃｕｌａｒＣａｔａｌｙｓｉｓ，２０２２，５２３：１１１４０２．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｍｃａｔ．２０２１．１１１４０２．［３］熊哲，邓伟，刘佳，等．生物油非催化热转化过程中受热结焦特性研究进展［Ｊ］．化工进展，２０２２，４１（４）：１８０２－１８１３．ＤＯＩ：１０．１６０８５／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６６１３．２０２１－０８５０．ＸＩＯＮＧＺ，ＤＥＮＧＷ，ＬＩＵＪ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｃｏｋｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｉｏ⁃ｏｉｌｄｕｒｉｎｇｉｔｓｎｏｎ⁃ｃａｔａｌｙｔｉｃｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｒｏ⁃ｇｒｅｓｓ，２０２２，４１（４）：１８０２－１８１３．［４］ＧＡＯＷＲ，ＺＨＡＮＧＭＭ，ＷＵＨＷ．Ｂｅｄａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｆａｓｔｐｙｒｏｌｙｓｉｓｏｆｂｉｏ⁃ｏｉｌｄｅｒｉｖｅｄｆｕｅｌｓｉｎａｆｌｕｉｄｉｚｅｄ⁃ｂｅｄｒｅａｃｔｏｒ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ，２０２２，３２８：１２５３５９．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｆｕｅｌ．２０２２．１２５３５９．［５］ＺＨＡＮＧＭＭ，ＳＨＥＮＱＱ，ＷＵＨＷ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｉｏ⁃ｏｉｌｏｎｂｉｏｃｈａｒｉｎｂｉｏｓｌｕｒｒｙｆｕｅｌｓ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ＆Ｆｕｅｌｓ，２０１７，３１（９）：９６１９－９６２６．ＤＯＩ：１０．１０２１／ａｃｓ．ｅｎｅｒｇｙｆｕｅｌｓ．７ｂ０２０４１．［６］王贝贝，马艳飞，张胜南，等．酸改性生物炭对柴油等温吸附的研究［Ｊ］．石油化工，２０１８，４７（１０）：１１０３－１１０９．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－８１４４．２０１８．１０．０１２．ＷＡＮＧＢＢ，ＭＡＹＦ，ＺＨＡＮＧＳＮ，ｅｔａｌ．Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｄｉｅｓｅｌｏｎｂｉｏｃｈａｒｍｏｄｉｆｉｅｄｕｓｉｎｇｐｉｃｋｌｉｎｇ［Ｊ］．ＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８，４７（１０）：１１０３－１１０９．［７］ＤＩＡＯＲ，ＳＵＮＭ，ＨＵＡＮＧＹ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｏｆｗａｓｈｉｎｇｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｃｏ⁃ｐｙｒｏｌｙｓｉｓｏｎｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｂｉｏ⁃ｏｉｌｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｒｅｓｉｄｕｅａｎｄｗａｌｎｕｔｓｈｅｌｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎａｌｙｔｉｃａｌａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＰｙｒｏｌｙｓｉｓ，２０２１，１５５：１０５０３４．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｊａａｐ．２０２１．１０５０３４．［８］ＷＩＧＬＥＹＴ，ＹＩＰＡＣＫ，ＰＡＮＧＳ．Ｔｈｅｕｓｅｏｆｄｅｍｉｎｅｒａｌｉｓａｔｉｏｎａｎｄｔｏｒｒｅｆａｃｔｉｏｎｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｂｉｏｍａｓｓｉｎｔｅｎｄｅｄａｓａｆｅｅｄｓｔｏｃｋｆｏｒｆａｓｔｐｙｒｏｌｙｓｉｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎａｌｙｔｉｃａｌａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＰｙｒｏｌｙｓｉｓ，２０１５，１１３：２９６－３０６．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｊａａｐ．２０１５．０２．００７．［９］高雅轩，严姗姗，林子翔，等．稀酸稀碱洗脱处理对生物炭结构及吸附四环素性能的影响［Ｊ］．林业工程学报，２０２１，６（４）：８７－９３．ＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２０１１００９．ＧＡＯＹＸ，ＹＡＮＳＳ，ＬＩＮＺＸ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｗａｓｈｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｕｓｉｎｇｄｉｌｕｔｅｄａｃｉｄａｎｄｂａｓｅｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｂｉｏｃｈａｒａｎｄｉｔｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｎｔｅｔｒａｃｙｃｌｉｎｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒ⁃ｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２１，６（４）：８７－９３．［１０］ＬＩＭＸ，ＬＩＵＨＢ，ＣＨＥＮＴＨ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｂｉｏ⁃ｃｈａｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒｅｎｈａｎｃｅｄｕｒａｎｉｕｍ（ＶＩ）ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ［Ｊ］．ＴｈｅＳｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅＴｏｔａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１９，６５１（Ｐｔ１）：１０２０－１０２８．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｓｃｉｔｏｔｅｎｖ．２０１８．０９．２５９．［１１］ＢＲＡＧＨＩＲＯＬＩＦＬ，ＢＯＵＡＦＩＦＨ，ＮＥＣＵＬＩＴＡＣＭ，ｅｔａｌ．Ａｃｔｉ⁃ｖａｔｅｄｂｉｏｃｈａｒａｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｏｒｂｅｎｔｆｏｒｏｒｇａｎｉｃａｎｄｉｎｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓｉｎｗａｔｅｒ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ，Ａｉｒ，＆ＳｏｉｌＰｏｌｌｕｔｉｏｎ，２０１８，２２９（７）：２３０．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ１１２７０－０１８－３８８９－８．［１２］黄勇，刘沙沙，吴益霜，等．丁香酚在生物质半焦催化下的转化行为［Ｊ］．林业工程学报，２０２１，６（２）：９４－１００．ＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２００６０４４．ＨＵＡＮＧＹ，ＬＩＵＳＳ，ＷＵＹＳ，ｅｔａｌ．Ｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｅｕ⁃ｇｅｎｏｌｏｖｅｒｂｉｏ⁃ｃｈａｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２１，６（２）：９４－１００．［１３］杨柳，吴建雯，张书，等．纤维板砂光粉热解半焦中氮的迁移转化特性［Ｊ］．林业工程学报，２０２２，７（５）：１１３－１１９．ＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２１１１０２５．ＹＡＮＧＬ，ＷＵＪＷ，ＺＨＡＮＧＳ，ｅｔａｌ．Ｍｉｇｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｐｙｒｏｌｙｓｉｓｃｈａｒｓｍａｄｅｆｒｏｍｆｉｂｅｒｂｏａｒｄｓａｎｄｉｎｇｄｕｓｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２２，７（５）：１１３－１１９．［１４］ＧＡＯＷＲ，ＬＩＮＺＸ，ＣＨＥＮＨＲ，ｅｔａｌ．ＲｏｌｅｓｏｆｇｒａｐｈｉｔｉｚａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅａｎｄｓｕｒｆａｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｓｏｆＮ⁃ｄｏｐｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｂｉｏｃｈａｒｆｏｒｐｈｅｎｏｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎａｌｙｔｉｃａｌａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＰｙ⁃ｒｏｌｙｓｉｓ，２０２２，１６７：１０５７００．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｊａａｐ．２０２２．１０５７００．［１５］ＣＨＥＮＧＮ，ＷＡＮＧＢ，ＷＵＰ，ｅｔａｌ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｅｍｅｒｇｉｎｇｃｏｎ⁃ｔａｍｉｎａｎｔｓｆｒｏｍｗａｔｅｒａｎｄｗａｓｔｅｗａｔｅｒｂｙｍｏｄｉｆｉｅｄｂｉｏｃｈａｒ：ａｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｏｌｌｕｔｉｏｎ，２０２１，２７３：１１６４４８．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｅｎｖｐｏｌ．２０２１．１１６４４８．［１６］ＴＡＮＸＦ，ＬＩＵＹＧ，ＺＥＮＧＧＭ，ｅｔａｌ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｃｈａｒｆｏｒｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｏ⁃ｓｐｈｅｒｅ，２０１５，１２５：７０－８５．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ．２０１４．１２．０５８．［１７］ＫＲＡＳＵＣＫＡＰ，ＰＡＮＢ，ＯＫＹＳ，ｅｔａｌ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｂｉｏｃｈａｒ⁃ａｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓｆｒｏｍｗａｔｅｒ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ，２０２１，４０５．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｃｅｊ．２０２０．１２６９２６．（责任编辑㊀李琦）４０１。
ms中计算对氧气的吸附能建模
ms中计算对氧气的吸附能建模
氧气是一种重要的气体，对于人类的生活和健康至关重要。
在医学领域，我们经常需要测量和计算氧气的吸附能，以便更好地了解其在人体中的作用和影响。
为了计算氧气的吸附能，我们可以采用分子动力学模拟方法。
通过模拟氧气分子与吸附表面之间的相互作用，我们可以得到吸附能的估计值。
在模拟过程中，我们首先需要了解氧气分子的性质和结构。
氧气分子由两个氧原子组成，通过共享电子形成氧气分子的双键。
这种双键结构使得氧气分子具有较高的稳定性和活性。
接下来，我们需要选择合适的吸附表面进行模拟。
常用的吸附表面包括金属、金属氧化物和碳纳米管等。
这些表面具有不同的化学性质和结构特征，可以模拟不同环境条件下的氧气吸附行为。
在模拟过程中，我们会考虑氧气分子与吸附表面之间的相互作用势能。
这个势能可以通过分子力场模型来描述，其中包括键长、键角和键能等参数。
通过调整这些参数，我们可以得到吸附能的最佳估计值。
除了吸附能的计算，我们还可以通过模拟来研究吸附过程的动力学特性。
通过观察氧气分子在吸附表面上的扩散和吸附速率，我们可以了解吸附过程的速度和影响因素。
通过计算和模拟，我们可以更好地理解氧气分子在吸附表面上的行为和性质。
这对于研究氧气在生物体内的吸附和释放过程，以及设计和优化氧气吸附材料具有重要意义。
通过计算对氧气的吸附能，我们可以更好地了解氧气在生物体内的作用和影响。
这为医学研究和应用提供了重要的理论基础，有助于改善人类的生活质量和健康状况。
吸附法测比表面积实验数据处理
五、实验数据处理：1、工作波长的测量选用质量分数为1.6*10-6的次甲基兰标准溶液，在600~700nm 范围内测量吸光度，根据测量数据，选用吸光度最大的波长665nm 作为工作波长。
测量数据如表一所示：2、作次甲基兰溶液的浓度对吸光度的工作曲线算出各个标准溶液的摩尔浓度，以次甲基兰标准溶液摩尔浓度对吸光度作图，所得直线即工作曲线。
标准溶液摩尔浓度及其吸光度数据如表二所示，工作曲线见图一。
表二标准溶液的浓度与吸光度吸光度A标准溶液浓度 (mol/L)图一次甲基兰溶液的浓度对吸光度的工作曲线因此，工作曲线方程为：A=76816.606*c + 0.00549备注：由于第四个实验点有明显误差，所以在拟合工作曲线时剔除它对其余四点进行拟合，得到R 2=0.999，拟合程度较好。
出现误差的原因可能是分光光度计在进行测量时数据不稳定，跳数频率很高。
3、求次甲基兰原始溶液的浓度和各个平衡溶液的浓度质量分数为0.2%的次甲基兰原始溶液浓度：将实验测定的稀释后原始溶液的吸光度从工作曲线上查的对应的浓度数再乘以稀释倍数1000，即为质量分数为0.2%的次甲基兰原始溶液浓度。
数据如下：稀释后0.2%次甲基兰溶液的吸光度：0.453将吸光度A=0.453代入工作曲线方程，根据c=606.7681600549.0-A ，得到浓度如下。
稀释后0.2%次甲基兰溶液的浓度/(*10-6mol ·L-1)：5.8257 0.2%次甲基兰溶液的浓度/(*10-3mol ·L-1)：5.8257 平衡溶液浓度c ：将实验测定的各个稀释后的平衡溶液吸光度从工作曲线上查得对应的浓度，乘上稀释倍数500，即为平衡溶液的浓度c 。
稀释后平衡溶液吸光度与浓度对应关系以及原平衡溶液吸光度如表三所示：4、计算吸附溶液的初始浓度按照如表四中溶液的配制方法计算各吸附溶液的初始浓度。
表四各吸附溶液的原始浓度c 05、计算吸附量由平衡浓度c 及初始浓度c 0的数据按照公式Γ=mV c c )(0-计算吸附量。
吸附法测比表面积实验数据处理
五、实验数据处理：1、工作波长的测量选用质量分数为1.6*10-6的次甲基兰标准溶液，在600~700nm范围内测量吸光度，根据测量数据，选用吸光度最大的波长665nm作为工作波长。
测量数据如表一所示：表一次甲基兰溶液的吸光度与波长2、作次甲基兰溶液的浓度对吸光度的工作曲线算出各个标准溶液的摩尔浓度，以次甲基兰标准溶液摩尔浓度对吸光度作图，所得直线即工作曲线。
标准溶液摩尔浓度及其吸光度数据如表二所示，工作曲线见图一。
表二标准溶液的浓度与吸光度图一次甲基兰溶液的浓度对吸光度的工作曲线因此，工作曲线方程为：A=76816.606*c + 0.00549备注：由于第四个实验点有明显误差，所以在拟合工作曲线时剔除它对其余四点进行拟合，得到R2=0.999，拟合程度较好。
出现误差的原因可能是分光光度计在进行测量时数据不稳定，跳数频率很高。
3、求次甲基兰原始溶液的浓度和各个平衡溶液的浓度质量分数为0.2%的次甲基兰原始溶液浓度：将实验测定的稀释后原始溶液的吸光度从工作曲线上查的对应的浓度数再乘以稀释倍数1000，即为质量分数为0.2%的次甲基兰原始溶液浓度。
数据如下：稀释后0.2%次甲基兰溶液的吸光度：0.453将吸光度A=0.453代入工作曲线方程，根据c=，得到浓度如下。
稀释后0.2%次甲基兰溶液的浓度/(*10-6mol·L-1)：5.82570.2%次甲基兰溶液的浓度/(*10-3mol·L-1)：5.8257平衡溶液浓度c：将实验测定的各个稀释后的平衡溶液吸光度从工作曲线上查得对应的浓度，乘上稀释倍数500，即为平衡溶液的浓度c。
稀释后平衡溶液吸光度与浓度对应关系以及原平衡溶液吸光度如表三所示：表三平衡溶液浓度c4、计算吸附溶液的初始浓度按照如表四中溶液的配制方法计算各吸附溶液的初始浓度。
表四各吸附溶液的原始浓度c05、计算吸附量由平衡浓度c及初始浓度c0的数据按照公式Γ=计算吸附量。
物理化学——溶液吸附法测定比表面积
物理化学——溶液吸附法测定比表面积1. 目的要求(1)用溶液吸附法测定颗粒活性炭的比表面。
(2)了解溶液吸附法测定比表面的基本原理。
(3)了解721型分光光度计的基本原理并熟悉使用方法。
2. 基本原理比表面是指单位质量(或单位体积)的物质所具有的表面积，其数值与分散粒子大小有关。
测定固体物质比表面的方法很多，常用的有BET低温吸附法、电子显微镜法和气相色谱法等，不过这些方法都需要复杂的装置，或较长的时间。
溶液吸附法测定固体物质比表面，仪器简单，操作方便，还可以同时测定许多个样品，因此常被采用，但溶液吸附法测定结果有一定误差。
其主要原因在于：吸附时非球型吸附层在各种吸附剂的表面取向并不一致，每个吸附分子的投影面积可以相差很远，所以，溶液吸附法测得的数值应以其它方法校正之。
然而，溶液吸附法常用来测定大量同类样品的相对值。
溶液吸附法测定结果误差一般为10%左右。
水溶性染料的吸附已广泛应用于固体物质比表面的测定。
在所有染料中，次甲基蓝具有最大的吸附倾向。
研究表明，在大多数固体上，次甲基蓝吸附都是单分子层，即符合朗格缪尔型吸附。
但当原始溶液浓度较高时，会出现多分子层吸附，而如果吸附平衡后溶液的浓度过低，则吸附又不能达到饱和，因此，原始溶液的浓度以及吸附平衡后的溶液浓度都应选在适当的范围内。
根据朗格缪尔单分子层吸附理论，当次甲基蓝与活性炭达到吸附饱和后，吸附与脱附处于动态平衡，这时次甲基蓝分子铺满整个活性粒子表面而不留下空位。
此时吸附剂活性炭的比表面可按式(1)计算:(1)式中，S0为比表面(m2·kg-1); C0为原始溶液的质量分数; C为平衡溶液的质量分数; G为溶液的加入量(kg)；W为吸附剂试样质量(kg)；2.45×106是1kg次甲基蓝可覆盖活性炭样品的面积图 4.1 次甲基蓝分子的平面结构(m 2·kg-1)。
次甲基蓝分子的平面结构如图所示。
阳离子大小为1.70×10-10m×76×10-10m×325×10-10m。
总结比表面积求算的方法及各种理论适用的条件及注意的问题
总结比表面积求算的方法及各种理论适用的条件及注意的问题飞鱼1.催化剂的比表面积：指单位质量多孔物质内外表面积的总和单位：m 2/g2.对于多孔催化剂或载体：3. BET 吸附等温方程――BET 比表面（目前公认为测量固体比表面的标准方法）（1） BET 吸附等温方程：BET 理论的吸附模型是建立在 Langmuir 吸附模型基础上的，同时认为物理吸附可分多层方式进行，且不等表面第一层吸满，在第一层之上发生第二层吸附，第二层上发生第三层吸附，……，吸附平衡时，各层均达到各自的吸附平衡，最后可导出：()S M M S P P C V C C V P P V P .11-+=-V M ：催化剂表面覆盖单分子层气体时所需气体的体积V ：平衡压力为P 时吸附气体的总体积P ：被吸附气体在吸附温度下平衡时的压力P S ：被吸附气体在吸附温度下平衡时的饱和蒸汽压C ：与被吸附气体种类有关的常数将()P P V P S -对S P P 作图得截距A=C V M 1 斜率B=CV C M 1- 即可得V M =1/(A+B)实验时每给定一个P 值，可测定对应的V 值，这样可在一系列P 值下测定V 值即可求得V M 有了V M 值后，换算为被吸附气体的分子数。
将此分子数乘以1个分子所占的面积即得被测样品的总表面积 S=V V MNA MV 为吸附气体的摩尔体积，标况下为22.4LN 为阿伏伽德罗常数 6.023*1023A M 为分子的横截面积 nm 2（2）常见测定气体吸附量的方法：1.容量法 测定比表面积是测量已知量的气体在吸附前后体积之差，由此即时算出被吸附的气体量。
在进行吸附操作前，要对催化剂样品进行脱气处理，然后进行吸附操作。
2.重量法 重量法的原理是用特别设计的方法称取被摧化剂样品吸附的气体重量。
本法采用灵敏度高的石英弹簧秤，由样品吸附微量气体后的伸长直接测量出气体吸附量。
石英弹簧秤要预先校正。
除测定吸附量外，其他操作与容量法一致。
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ms吸附比表面积
ms是指微孔表面积（Micro Surface Area）或微孔比表面积（Micropore Surface Area），是一种衡量材料微孔结构的指标。
吸附比表面积通常以单位质量的材料能够吸附的气体或液体的比表面积来表示，一般以平方米/克（m²/g）为单位。
ms吸附比表面积可以通过气体吸附法进行测量，常用的方法
有比氮气吸附法（BET法）、乙炔气吸附法等。
这些测试方
法可以通过测量吸附剂表面上吸附分子的量，来间接计算出吸附比表面积。
吸附比表面积是材料表面的一个重要性能参数，它与材料的微结构、孔隙度、孔径分布等密切相关。
较大的吸附比表面积通常意味着材料具有更多的微孔或细孔结构，从而能提供更多的吸附位点，有助于材料在吸附、催化、分离等方面的应用。