玉米秸秆制备活性炭吸附剂新工艺
收稿日期:2010-02-11基金项目:河南科技大学大学生研究训练计划项目(SPTP)资助作者简介:陈亚伟(1989-),女,本科生。研究方向:污水处理工艺。循环经济与清洁生产玉米秸秆制备活性炭吸附剂新工艺StudyonNewTechnologyofPreparingActivatedCarbonAdsorbentsfromCornStalks陈亚伟苗娟魏学锋张张鹏超于勇(河南科技大学化工与制药学院环境工程系洛阳471003)摘要以玉米秸秆为原料,采用化学活化法制备活性炭吸附剂,研究了料液比、添加剂用量、活化剂的浓度、活化时间、活化温度等工艺条件,探讨了浸泡时间和超声活化对产品收率和吸附性能的影响。结果表明:较佳的工艺条件为料液比12.5、活化剂浓度60%、添加剂用量6%、活化时间45min、活化温度400。超声浸泡可以大大缩短浸泡时间,明显提高产品的收率和吸附性能。制备出的吸附剂吸附性能优于商业活性炭,产品质量指标接近水质净化用活性炭标准。关键词玉米秸秆活性炭吸附剂超声波AbstractTakingcornstalkasrawmaterial,wepreparedactivatedcarbonbyadoptingchemicalactivatedmethod.Sometechnologicalconditionswereinvestigatedsuchastheratioofmaterialsandsolution,additivesdosage,activatorconcentration,activationtime,activationtemperature.Theresultsshowedthatoptimumconditionswerematerial-to-solutionratio1:2.5,additiveconcentration60%,activatordosage6%,time45minandactivationtemperature400.Furthermore,weproposedtheeffectsofsoakingtimeontheproductandfoundthatultrasoundactivationcansignificantlyimproveproductyieldandadsorptionproperties.Theadsorptionperformanceofself-regulatingadsorbentissuperiortocommercialactivatedcarbon,andproductqualityindexisclosetotheactivatedcarbonstandardforwaterpurification.KeywordsCornStalksActivatedCarbonAdsorbentUltrasound伴随一次性化石燃料资源的渐趋枯竭,生物质能源已成为世界各国普遍关注的话题。农作物秸秆作为生物质主要资源,储量十分丰富。据统计,近年来全国秸秆产量达10亿t/a。然而利用率很低,除少数作为饲料外,大部分没有得到利用,在过去几年,很多采用田边露天焚烧的办法,不仅白白浪费了能源,也污染了大气,近两年政府采取监督禁燃,燃烧秸秆的现象得到控制,但仍未得到很好利用。因此,开发多种途径利用秸秆成为人们关注的热点。将玉米秸秆制成性能优良活性炭,不仅是对其本身的一种环保回收利用,更能推动其他的环保产业进展,是顺应社会可持续发展的正确途径1-3。活性炭的制备方法大致分为3类:气体活化法、化学活化法和化学物理活化法。气体活化法以消耗碳原子来形成孔隙结构,收率较低,活化时传热不均可能造成产品质量的不稳定,优点是活化温度高、设备投资大,但对环境无污染。化学活化法的工艺特点是活化温度低,可使炭化和活化在同一时间完成,易对产品的孔隙结构进行调整,可以形成尺寸更小的碳微晶和细小的孔隙结构,使得活性炭的孔隙结构更发达,吸附性能更好。且该法易操作、能耗小、可回收某些活化剂,同时炭的损失小、相对收率高。但其产品经过一定的洗涤步骤仍然残留部分化学活化剂,使得其应用受到了一定的限制。在实践中常常把这两种方法结合起来生产活性炭,称为化学物理活化法。如为了进一步增加孔径,把化学法生产出来的活性69玉米秸秆制备活性炭吸附剂新工艺陈亚伟炭再用水蒸汽进行活化4-9。本研究即在传统化学活化法的基础上引入超声技术,强化了预活化过程,提高收率的同时,也提高了产品的吸附性能。1试验部分1.1制备过程本研究采用磷酸为活化剂、硫酸为添加剂,室温浸泡后,碳化活化制备活性炭。工艺流程如下,用干燥过的玉米秸秆作为原料,皮芯不分离粉碎至270m以下,称取一定量粉碎过的玉米秸秆,然后加入一定量的活化剂和添加剂,室温下浸泡适当时间,然后一定温度下活化。将得到的产品水洗,调整pH,干燥,得到活性炭吸附剂。1.2工艺条件探讨制备过程中的主要影响因素是活化剂的浓度、添加剂比例、活化时间、活化温度。试验以10g原料为基准进行,得到的产品对50mL浓度为10mg/L甲基橙,进行吸附试验,在464nm处用分光光度计测试甲基橙溶液的脱色率,来反映制备活性炭的吸附性能10。单因素试验,探讨试验条件下的最佳工艺参数。1.2.1料液比在磷酸溶液浓度50%、添加剂(硫酸)6%、活化温度500,活化时间90min条件下,考查料液比对活性炭产品收率及吸附性能的影响,结果见表1。表1料液比对产品收率和吸附性能的影响料液比产品收率/%脱色率/%1:1.020.0276.521:1.529.1386.651:2.033.4690.471:2.535.1394.131:3.040.6293.23随着料液比的增加,活性炭产品的收率和吸附能力都在增加。当料液比从11增加到11.5时,收率的增加速率较大;随着料液比的继续增加,产品收率仍在增加,但增加趋势较缓。说明活化剂量的增加有利于活化剂溶液对秸秆原料的充分浸渍,减少了挥发成分的生成,使更多的有机碳活化生成活性炭。从表1还可以看出,随着料液比的增加(即磷酸量的增加),有利于活性炭产品吸附能力的提高。料液比大于12.5后,活性炭的吸附能力有所降低。1.2.2活化剂磷酸浓度在料液比12.5、添加剂(硫酸)6%、活化温度400、活化时间90min条件下,考查活化剂磷酸溶液浓度对活性炭产品收率及吸附性能的影响,结果见表2。表2活化剂浓度对产品收率和吸附性能的影响活化剂浓度/%产品收率/%脱色率/%4020.0293.345038.1394.316042.1494.857050.3494.77由表2看出,产品的收率和吸附能力随着磷酸溶液的浓度增加而增加。说明活化剂量的增加有利于活性炭的生成。考虑到成本,取活化剂磷酸浓度为60%。1.2.3添加剂硫酸用量在料液比12.5、磷酸浓度50%、活化温度400、活化时间90min条件下,试验使用市售硫酸浓度为98%,考查硫酸添加剂加量对活性炭产品收率及吸附性能的影响,结果见表3。表3添加剂用量对产品收率和吸附性能的影响添加剂量/%产品收率%脱色率/%439.9292.35638.1394.31935.2694.851232.1895.64由表3看出,随着添加剂(硫酸)添加量的增加,活性炭产品的收率下降,而吸附能力在增加。这是因为硫酸能对秸秆起到部分消化、分解的作用,减少了有机成分,降低了产品收率。硫酸作为添加剂又有助于磷酸分子向秸秆纤维之间渗透、扩散,导致更多活性位点的生成。综合考虑收率和脱色率因素,取合适的添加剂量为6%。1.2.4活化时间在料液比12.5、磷酸浓度50%、添加剂(硫酸)6%、活化温度400条件下,考查活化时间对活性炭产品收率及吸附性能的影响,结果见表4。表4活化时间对产品收率和吸附性能的影响活化时间/min产品收率/%脱色率/%3049.3195.914540.2597.476038.1395.199030.3993.75由表4看出,随着活化时间的延长,活性炭产70环境保护科学第36卷第5期2010年10月品的收率和吸附能力都逐渐减少。可能是因为,随着活化时间的增加,过多的有机碳烧失,收率也就减少。活化时间延长也使得磷酸分子间聚合、缩合而导致产品微孔的收缩,减少了比表面积,使吸附能力也随着减少。故活化时间选择45min较合适。1.2.5活化温度在料液比12.5、磷酸浓度50%、添加剂(硫酸)6%、活化时间60min条件下,考查活化温度对活性炭产品收率及吸附性能的影响,结果见表5。表5活化温度对产品收率和吸附性能的影响活化温度/产品收率/%脱色率/%30042.5182.4335043.8792.5340038.1395.1945028.8494.31由表5可知,活化温度的升高使得活性炭产品的收率一直降低,而其吸附性能在300~400范围内一直在增加,达到400时候出现了拐点。可能是因为,随着活化温度的升高,正磷酸不断减少,缩合磷酸逐渐增加,并向延长键长的方向聚合,这种现象会引起炭结构的收缩,从而导致孔隙度的减少,吸附能力下降。并且活化温度的升高,使炭体烧失严重,减少了活性炭产品的生成,造成收率下降11。故选择活化温度为400较合适1.3工艺条件优化1.3.1试验最佳条件确定根据单因素试验结果,并综合考虑活性炭产品的收率和吸附性能,得到本试验条件下的最佳工艺参数,即料液比12.5、活化剂浓度60%、添加剂量6%、活化时间45min、活化温度400。在该试验条件下进行三组重复试验,结果见表6。表6优化条件下的试验结果序号产品收率/%脱色率/%148.8595.23248.5395.33348.6695.261.3.2浸泡时间对产品性能的影响上述试验均在自然浸泡24h条件下进行,未见文献详细报道关于浸泡时间对产品的影响,因此本研究探讨了该因素对产品收率和吸附性能的影响。室温浸泡4、8、12、16、20、24h,改变浸泡时间,其它条件均按照最佳试验条件见图1。图1不同浸泡时间对产品收率和吸附性能的影响从图1看出,在其它试验条件不变时,产品的收率和吸附性能随浸泡时间的增加而增加,浸泡12h后,产品的收率达到48.35%,脱色率达到95.13%,继续延长时间没有明显提高。1.3.3超声下浸泡对产品性能的影响由1.2.2可知,浸泡过程影响产品的性能,故考虑浸泡过程在超声场中进行。其它试验条件不变,考查了在超声浸泡条件下,产品的收率和吸附性能见图2。图2超声浸泡对产品收率和吸附性能的影响由图1和图2对比发现,超声浸泡可以大大缩短浸泡时间,浸泡120min后,产品的收率达到53.86%,较常规浸泡有明显提高,脱色率超过97%,也有所提高。可以得出,超声波条件可以明显提高产品的收率和吸附性能。2产品性能和经济分析2.1产品和市售活性炭吸附性能比较分别称取粉碎过后经105左右恒温干燥4h的自制吸附剂和市售的活性炭粉末1.00g,装入两只干净的50mL的分液漏斗中(用等量的脱脂棉两端固定),制成动态吸附试验装置,用配置好的50mg/L的亚甲基蓝溶液,缓慢加入到分液漏斗中,观察流出液的颜色并定期测定吸光度见图3。71玉米秸秆制备活性炭吸附剂新工艺陈亚伟
玉米秸秆生物炭制备及结构特性分析
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玉米秸秆生物炭制备及结构特性分析
作者：许冬倩
来源：《广西植物》2018年第09期
摘 要： 为了高效、经济、环保地解决华北平原地区玉米秸秆处置问题并寻求有效途径，该研究以玉米秸秆为原料，采用限氧裂解法在不同温度（200 ℃、300 ℃、400 ℃、500 ℃）下制备生物炭，并对生物炭的热解动力学、结构形貌、元素组成、比表面积、孔径分布、官能团等理化特征进行了分析表征。结果表明：不同裂解温度制备的生物炭具有不同的差热曲线，其官能团的组成也存在差异，这表明了样品中不同生物质的热解反应过程。随着热解温度的升高，生物炭产率、氢和氧含量下降，同时H/C和（O+N）/C比值也降低，而碳和氮含量却升高，说明生物炭芳香性增强，亲水性和极性减弱，性质趋于稳定。生物炭热重曲线和差热曲线分为三个过程，热解温度高时失重比例低，曲线趋向平缓。生物炭的比表面积、微孔比表面积、中孔体积和微孔体积随着热解温度的升高而增大，但最可几孔径却减小，吸附能力增强。综上所述，400 ℃的温度制备生物炭，其产率相对较高、结构最稳定、吸附性能最佳，有助于最大程序的利用农业废弃物资源、降低耗能，提高农产品附加值。
关键词： 玉米秸秆， 生物炭， 限氧裂解， 结构
中图分类号： Q946， S38 文献标识码： A 文章编号： 1000-3142（2018）09-1125-11
Abstract： Biochar is rich in carbon， which can reduce carbon emissions greatly by carbon
sequestration， and play a significant role in controlling the diffusion of pollutants and promoting
plant growth. Biochar， as a by-product of a variety of agricultural waste， such as corn stove， can
农作物秸秆用于制备活性炭的研究进展
第１８卷第３期 ２０１０年９月 纤维素科学与技术 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 、，０１．ｉ８ ＮＯ．３ Ｓｅｐｔ．２０１０
文章编号：１ ００４－８４０５（２０ １ ０）０３—００６８—０９
农作物秸秆用于制备活性炭的研究进展
郑秋生， 李龙水， 胡雪玉
（西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安７１００４８）
摘要：中国农作物秸秆产量很大，秸秆资源的利用领域在不断扩大。活性炭具有 发达的孔隙结构、大的比表面积和较好的吸附能力。文章介绍了稻壳、稻秸秆、玉
米秸秆、麦秸秆、烟秸秆、蚕豆秸秆（壳）、棉秸秆、青稞秸秆、桑树秸秆、油菜秸 秆、麻类秸秆等制备活性炭的工艺方法以及活性炭的性能。
关键词：活性炭；秸秆；制备工艺；性能 中图分类号：ＴＱ３５２ 文献标识码：Ａ
我国是一个农业大国，农副产品十分丰富。据统计，我国农作物秸秆总产量超过７亿吨，
其中稻草类２－３亿吨，小麦秸秆１．２亿吨，玉米秸秆２．２亿吨，其他农作物２亿吨。但秸秆
的利用率却很低，仅占５％左右。为加快推进秸秆的综合利用，实现秸秆的资源化、商品化，
促进资源节约、环境保护和农民增收，２００８年７月２７日国务院办公厅发出“关于加快推进
农作物秸秆综合利用的意见”【国办发（２００８）１０５号】，其主要目标是秸秆资源得到综合利
用，解决由于秸秆废弃和违规焚烧带来的资源浪费和环境污染问题。力争到２０１５年，基本
建立秸秆收集体系，基本形成布局合理、多元利用的秸秆综合利用产业化格局，秸秆综合利
用率超过８０％【ｌＪ。
利用秸秆制作活性炭，既可以节约资源，又可以制备出需求量大的活性炭。活性炭具有
发达的孔隙结构、大的比表面积和较好的吸附能力。如木炭的比表面积一般只有１００￣４００ ｍ２／ｇ，而活性炭比表面积高达１ ０００￣３ ０００ ｍ２／ｇ，它对气体、溶液中的有机或无机物质以及
胶体颗粒等有很强的吸附能力，在国防、化工、石油、纺织、污水处理及室内装饰等各个方
玉米秸秆黑液木质素制备活性炭的研究
Ｔ卿ｅｃｈｎｏ１０ｇＹ 境保护・ＪＬ ’ 、 。’
的研究
（１．西安市曲江水厂陕西西安７ｌ００６ｌ；２．湖北潜江仙桥化学制品有限公司湖北潜江４３３ｌ００；
３．中国科学院过程工程研究所国家生化工程重点实验室北京ｌ０００８０）
卫建，主要从事给 水 废水处理以及 回收利用、城市给 水废水处理系统 中废物的资源化 利用的研究。
摘要：以玉米秸秆制浆黑液木质素为原料，利用Ｈ ３ＰＯ 为
活化剂通过化学活化方法制备出以微孔为主的
大比表面积活性炭。详细考察了活化温度对所得 活性炭ＢＥＴ比表面积、微￣Ｌ＃－－积以及中￣Ｌ＃－－积的
影响。确定了７００ Ｃ为制备大比表面积活性炭的
最佳温度。７００。Ｃ下所得活性炭的ＢＥＴ比表面积以
及孔体积可分别达到１ １ ０１ｍ ／ｇ和０．４７ｍｌ／ｇ。该活
性炭能较好的吸附模拟废水中的苯酚，最大吸附
量可达１ ０８．７ｍｇ／ｇ，同时Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型能较好的
描述该吸附过程。
关键词：玉米秸秆；黑液木质素；活性炭；ＢＥＴ；苯酚
中图分类号：ＴＱ３５１ ７ ７；Ｔｓ７９
文献标识码：Ａ
文章编号：１ ００７－－９２１ １（２００７）１ １－－００６０ ０ ３ 玉米是我国的三大农作物之一，相应产生的秸秆数
量巨大，如何有效利用秸秆生物质是可持续发展的需要。
针对秸秆资源展开的高值化利用研究较多 ， ，但是秸秆
高值化转化工艺中，附加值最高的过程就是制浆造纸过 程。制浆造纸过程中黑液木质素的分离以及相应的高值
化转化是纸浆清洁生产的核心问题之一。目前黑液木质
素最为现实可行的应用领域仍然是将其制备成活性炭。
在以往的报道中，利用玉米秸秆黑液木质素制备活性炭
的报道较少。因此，本文采用玉米秸秆制浆黑液木质素为
原料，利用Ｈ ＰＯ 为活化剂通过化学活化方法制备大比表
面积活性炭。同时考察活化温度对活性炭的比表面积的
影响。该工艺对于玉米秸秆制浆黑液木质素的高值化利
用具有重要的现实意义。
活性炭的制备及吸附甲基橙的研究
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活性炭的制备及吸附甲基橙的研究
作者：黄健
来源：《科技创新与应用》2016年第13期
摘 要：制备了玉米秸秆基活性炭，探讨了活性炭与超声技术对模拟甲基橙工业废水中甲基橙吸附效果，在实验条件下，考察了活性炭用量、体系温度、超声吸附时间、超声功率等因素对吸附效果的影响。结果表明：对于50mg/L的甲基橙溶液，体系温度为50℃左右，活性炭加入量约为200g（活性炭）/g（甲基橙），超声功率为80W下超声吸附20min时吸附率较高。
关键词：活性炭；超声；甲基橙；吸附率
活性炭因其优异的吸附性能而在现代城市生活污水和工业废水，特别是其中的有机物治理中表现良好的优越性。超声波技术是一种利用自身特点即超声波的空化作用来实现水中污染物特别是有机污染物的降解，是目前大力发展环境治理中水污染处理的重要手段之一，成为了近年来的应用研究热点[1～3]。本研究拟将活性炭吸附性能和超声波降解技术融合在一起，探讨其应用前景，用玉米秸秆为原料自制活性炭，并同时借助超声技术，研究探讨了自制活性炭在超声条件下超声功率、吸附剂用量、吸附时间、吸附温度、初始浓度等因素对自制模拟甲基橙废水中甲基橙的吸附及降解作用。
1 实验部分
1.1 实验原料与仪器
玉米秸秆（湖北荆州）；氯化锌、磷酸、盐酸、甲基橙均为分析纯。电子分析天平，722N型可见分光光度计，电热恒温干燥箱，数控超声波发生器（最大功率160W），真空抽滤机。
1.2 活性炭的制备
将玉米秸秆置于2mol/L的磷酸溶液中煮沸3h，再用浓度为30%的氯化锌活化剂溶液中浸泡活化10h，取出烘干至恒重。将处理后的玉米秸秆置于管式电阻炉中，在N2保护下升温至450℃并保温2h，在自然条件下降温至室温后取出置入盛有10%（wt）盐酸的烧杯中浸泡，然后用蒸馏水反复洗涤至中性。最后将其置于120℃恒温干燥箱内干燥12h，经粉碎研磨，即得到玉米秸秆活性炭产品。
生物质炭活性炭的制备及其对苯酚废水吸附的研究
生物质炭活性炭的制备及其对苯酚废水吸附的研究
一、摘要
随着工业化和城市化进程的加快，水污染问题日益严重，尤其是含有有害有机物的工业废水，如苯酚废水，对环境和人类健康构成了严重威胁。传统的废水处理方法往往存在处理效率低、成本高、二次污染等问题。开发高效、经济的废水处理技术具有重要意义。生物质炭活性炭作为一种新型吸附材料，因其来源广泛、成本低廉、环境友好等特点，在废水处理领域展现出巨大的应用潜力。
本文首先系统综述了生物质炭活性炭的制备方法，包括物理活化法、化学活化法和微波活化法等，并对各种方法的优缺点进行了比较分析。通过实验研究了生物质炭活性炭对苯酚废水的吸附性能，考察了吸附时间、溶液pH值、吸附剂用量等因素对吸附效果的影响。还通过动力学和等温吸附模型对吸附过程进行了深入分析，探讨了吸附机理。
研究结果表明，生物质炭活性炭对苯酚废水具有较好的吸附效果，吸附容量大，吸附速度快，且易于再生。这为苯酚废水的处理提供了一种高效、经济的新方法，同时也为生物质炭活性炭在废水处理领域的应用提供了理论依据和实践参考。
二、概述
生物质炭活性炭作为一种新型的环境友好型吸附材料，以其独特的孔隙结构和表面性质，在废水处理领域展现出巨大的潜力。本文旨在探讨生物质炭活性炭的制备方法及其对苯酚废水的吸附性能。通过对生物质炭活性炭的制备过程进行详细阐述，包括原料的选择、炭化、活化等关键步骤，分析不同制备条件对活性炭结构和性能的影响。本文将重点研究生物质炭活性炭对苯酚废水的吸附性能，通过批量吸附实验，考察吸附时间、溶液pH值、初始浓度等因素对苯酚去除率的影响。本文还将采用吸附等温线和动力学模型对实验数据进行拟合，以揭示生物质炭活性炭对苯酚的吸附机制。通过对比实验和实际应用案例，评估生物质炭活性炭在苯酚废水处理中的实际应用潜力，为其在环境治理领域的广泛应用提供理论依据和技术支持。
三、材料与方法
本研究采用了生物质炭与活性炭两种吸附材料，其中生物质炭来源于当地常见的农业废弃物，如秸秆、木屑等，经过碳化处理制得。活性炭则选用市售优质产品，以保证其吸附性能的稳定性和可靠性。同时，实验中所用的苯酚废水均为实验室配制，以模拟实际工业废水中的苯酚污染情况。
玉米秸秆制备活性炭的吸附性能研究
玉米秸秆制备活性炭的吸附性能研究
刘恩海;刘圣勇;王长忠;潘嘉信;赵坤正;徐云婷;苏之勇
【摘 要】Objective] To study the adsorption performance of activated
carbon prepared by corn straws.[ Methods] Activated carbon pre-pared by
corn straws was taken as research object, adsorption performance
simulation test equipment was set up, and the static weight method was
used to measure the activated carbon adsorption capacity of
methanol.Also, adsorption bed structure, adsorption bed containing
different particle size carbon particle, activated carbon supplemented with
different amounts of graphite powder and modified activated carbon
adsorption performance impact on the system were studied.[Results] For
the bed material containing the same kinds of carbon adsorption samples
at the same temperature, the new adsorption bed A adsorption
performance was significantly better than for bed B whose structure is not
玉米秸秆生物炭对水中杀扑磷的去除分析
玉米秸秆生物炭对水中杀扑磷的去除分析
研究了玉米秸秆生物质炭对水中杀扑磷的吸附去除，并讨论了玉米秸秆生物质炭投加量、pH值、吸附时间对去除效果的影响。确定了最佳吸附条件为20mL水样中，玉米秸秆生物炭投加量为0.6g，pH值为6.5，吸附20min能有效去除水中的杀扑磷。结果表明，玉米秸秆生物炭对水中杀扑磷农药具有较好的去除效果，去除率达91%。
标签：玉米秸秆;秸秆生物质炭;杀扑磷;去除效果;气相色谱
我国是农作物种植大国，每年农作物秸秆产量很高，大约在7×108t。但由于秸秆肥料化、饲料化、燃料化、基料化等综合利用效率较低，大部分农作物秸秆被弃置或者进行焚烧。秸秆长期就地焚烧，燃烧后产生的草木灰会破坏耕地的土壤营养成分结构，从而导致土壤抗旱抗冻能力大大减弱。大面积焚烧产生的气体及粉尘也造成了环境污染，对道路、航空安全构成了潜在危害。因此，探索综合利用农作物秸秆新模式，对节约资源、农民增收、环境改善具有重要的现实意义。
生物炭（Biochar）是-种化学性质相对稳定，且表面孔隙结构多、官能团丰富、比表面积较大，可作为土壤改良剂[1]，减施增效[2，3];也可代替活性炭对环境中兽药残留[4，5]、重金属[6，7]、有机污染物[8，9]等起到较好的吸附作用，因此研究低成本的吸附材料并广泛地应用在环境污染治理领域具有重要意义。
杀扑磷是-种有效的杀介壳虫药剂，但由于其高毒性2015年8月22日发布第2289号公告，自2015年10月1日起禁止杀扑磷在柑橘树上使用，但由于其对杀介壳虫的特效性，近年来仍有不合理的使用现象，同时对环境水体造成了严重威胁，引起了社会各界的广泛关注，因此建立准确、可靠的定性和定量分析方法非常必要[10]。
目前，农药残留检测方法主要有毛细管电泳法[11]、液相色谱串联质谱法[12]、气相色谱法[13，14]和气相色谱串联质谱法[15]等，其中GC法是应用最广泛的-种分析方法，试验采用GC法结合玉米秸秆生物炭作为吸附剂的样品前处理技术，考查了玉米秸秆生物炭用量、样品溶液pH值、振荡时间对水中杀扑磷去除率的影响，建立环境水样中杀扑磷的去除方法，为玉米秸秆综合利用提供-种新途径。
秸 秆 生 物 炭 吸 附 土 壤 中 重 金 属 的 研 究
作者：祖科吉（Zukeji），男，吉林吉林，环境科学与工程 本科生，E-mail:1132335448@
*通讯作者：李万海（Liwanhai），男，吉林吉林，教授，主要从事污染源治理及解析的研究方向，
E-mail：12532272507@
秸 秆 生 物 炭 吸 附 土 壤 中 重 金 属 的 研 究
祖科吉 李万海*
（环境科学与工程系，环境1401）
摘要：玉米秸秆为原料，在350℃和700℃热解温度下分别制备两种生物炭（BC350和BC700），通过等温吸附实验、初始pH、不同粒径对玉米秸秆生物炭对Cd2+吸附影响。根据吸附结果，选BC700做吸附动力学试验。通过实验室模拟污染土壤添加生物炭，探究其对污染土壤中有效态Cd2+和水溶态Cd2+的影响，以及施入生物炭后对土壤pH的影响。结果表明：Langmuir方程和Freundlich方程，两个方程均能较好的拟合，Langmuir方程能更好地拟合两种生物碳对Cd2+的吸附等温过程，其最大吸附量分别为34.22 mg·g -1和54.29 mg·g-1。BC700对Cd2+吸附过程更符合准二级动力学方程，对Cd2+的吸附效果更佳。初始pH对Cd2+的吸附影响较大，当pH=5时，吸附量最大为30.45mg·g -1，生物炭粒径对Cd2+的吸附影响较小。以土壤重量的0.05%，0.25%，0.5%，1%的量分别单个施入生物炭BC700，培养20d后，共4个处理同CK相比土壤pH0.24-0.32个单位值，土壤有效态Cd2+含量下降10.21 %-18.21%，土壤水溶态Cd2+下降13.3 %-40%。
关 键 词：生物炭；镉污染土壤；吸附量近年来，由于玉米秸秆农业废弃物资源化利用处理比较困难。生物炭制备原料包括农业废弃物，工业和城市产生的有机固体废弃物等，制备秸秆生物炭可以改善此类问题。生物炭由于具有表面积大，呈现碱性，含有丰富的有机官能团和无机灰分等特点，生物炭在重金属修复方面的研究逐渐增多[1-2]。
农业废弃物活性炭的制备及孔隙结构分析
技经济市场
农业废弃物活性炭的制备及孔隙结构分析 蒋卉’、 （１西南科技大学环境与资源学院；２固体废物处理与资源化省部共建教育部重点实验室，四川绵阳６２１０１０） 摘要：以农业废弃物玉米秸秆为原料、ＺｎＣｌ２为活化剂制备活性炭，用正交实验方法得出活性炭生产的最佳实验条件，并 对实验产品的电镜照片进行分析，发现玉米秸秆活性炭具有丰富和发达的蜂窝状孔隙结构，使得其亚甲基蓝吸附值高于商 业活性炭。 关键词：农业废弃物；活性炭；孔隙结构 前言 我国是一个农业大国，农业资源废料产生量巨大。但是目前 这些废料大多被随意丢弃在农田，或是被直接燃烧掉了，不仅造 成资源的大量浪费，还会产生严重的大气污染问题。如何合理利 用这些农业废弃物成为人们关注的热点。寻找一条资源化利用 农业废弃物的途径不仅可以达到保护环境的目的，对于发展可 持续性经济、实现资源再生也同样具有重要的意义。 本文以常见的农业废弃物玉米秸秆为原料，采用氯化锌作 为活化剂生产活性炭，研究了相关实验条件（活化剂浓度、浸泡 时间、反应温度、反应时间）对活性炭吸附能力的影响，以正交实 验方法得出活性炭生产的最佳实验条件，并通过对玉米秸秆活 性炭和商业活性炭内部孔隙结构的比较，分析了农业废弃物活 性炭与商业活性炭的差异，认为玉米秸秆活性炭具有一定的商 业价值和市场潜力。 １ 实验 １．１原料 以新鲜玉米秸秆为原料，自然风干后破碎至ｌｅｎａ备用。 １．２实验方法 称取一定数量的干燥原料放人烧杯中，按照正交实验条件 进行配置浸泡，将原料转移至瓷坩埚，放人马弗炉内完成炭化和 活化过程。自然冷却至室温，在９０￣Ｃ热水中煮约２０分钟，以蒸 馏水反复清洗，直至中性，在１０５￣Ｃ条件下烘干，计算活性炭的 产率，同时进行活性炭亚甲基蓝吸附值和碘吸附值的检测。 ２结果与讨论 ２．１正交实验结果 袁１ 玉米秸秆活性炭正交实验结果 序 漱度． 浸泡时同 厦盛溢度 厦应时闻ｌ产串 噘尉值 亚甲萋蓝吸附值 号 Ａ ／ｈ ，℃ ／ｒａｉｎ “）（ ／Ｅ） 《ｍ■／０） ｌ ３ｏ Ｊ 】５ ５５０ ６Ｏ Ｊ ２７ ８４Ｚ ｇ ２６ Ｏ ２ ３５ ２４ ４５０ ５ｏ ３５ Ｂ５８．６ ｌｔ７．１ ３ ，Ｌ０ ｉ ２‘５５。 ∞ ２６ ８３ １ 姗．６ … 。＿。＿＿＿一——…。 ————一 ‘ … 一 一 一——… ～ ４ ４５ １６ ４，５０ ４Ｏ ３９ ８８８．０ ３ｌ１．４ ‘ … …’——Ｉ一 ５ ３０ ２０ ４５０ ７０ 【３６ ９１３．９ ｌ５ ７ ． ｔ ｊ —— ６ ３５ １ ｌ２ ５５０ ４０ Ｉ ２９ ８５５．７ 矗Ｏ ７ Ｉ ４Ｏ 望一…４５…０＿¨…塑 … ９０７．ｔ ３ ８ ８ ｔ５ ２０ ５５０ ５０ ｝２６ ｆ ８６２．２ ３７ ３ ｇ ３０ ｌ２ ６ｏＯ ５０ ２ｇ ９３９・ｇ ３１５．９ １０ ３５ ２０ ５００ ６０ ２９ ８６８．６ １钧．３ ｌｌ ，１０ ２０ ６。ｏ ・４０ 【２Ｂ『ｇ１３．ｇ ４５吼０ ｌ２ ４５ ＿…一 …二 【押 ８９４．‘ ３了Ｚ ８ １３ ３０ ２ｔ ； ５ｏｏ ｔＯ ３２：ｇ２６．ｇ 糕＾ 】ｔ ３５ ｌ５ ６Ｄｏ ７０ ２３ 】０３８．５ ３弧３ １５ ４Ｏ １６ ５００ ５０ ３０ １００５．４ ４ｌ ．２ ｌ６｛ ４５ ２４ ６００ ８ｏ ２ｓ ８８８．０ ４７４．５ 从表ｌ可以发现，在活化剂氯化锌浓度４０％、浸泡时间１６ｈ、 反应温度５００℃、反应时间５０ｒａｉｎ的条件下，可得产率３０％、碘吸 附值１００５．４ｍｇ／ｇ、亚甲基蓝吸附值４ｌ７．２ｍｇ／ｇ的活性炭，其亚甲 基蓝吸附值为国家一级活性炭标准的３倍，而碘吸附值也超过 相关国家标准（ＧＢＦｒｌ３８０３．２—１９９９，木质净水用活性炭一级品质 量指标：碘吸附值≥１０００ｍｇ／ｇ，亚甲基蓝吸附值≥１３５ｍｇ／ｇ）。该 条件即为玉米秸秆活性炭生产的最佳实验条件。 ２．２活性炭孔隙结构分析比较 以￥４４０型立体扫描电子显微镜对玉米秸秆活性炭和商业 活性炭进行扫描，所得电镜照片见图ｌ、图２。 观察电镜照片可以发现，在５０００倍放大倍数下，商业活性 炭结构致密。表面布满碎片．有被烧失的地方，孔内有填充物，堵 塞了一些孔隙，虽然有部分小孑Ｌ，但是孔洞结构较少；农业废弃 物玉米秸秆活性炭表面粗糙，高低不平，有丰富和发达的蜂窝状 孔隙结构．同时表面蜂窝结构向活性炭内部延伸，增加了活性炭 比表面积的大小，这也是活性炭具备较强吸附能力的结构基础。
利用玉米秸秆生产生物炭的工艺流程
利用玉米秸秆生产生物炭的工艺流程
一、收集原料
利用玉米收获后剩余的秸秆作原料。秸秆表面应尽可能清洁,去除外部污垢和尘土。
二、粗切碎
将收集来的秸秆进行粗切碎,将秸秆的长度控制在10-20厘米之间,方便后续处理。
三、堆积
将粗切碎后的秸秆粉末堆积成高度为1-2米的圆锥形堆。
四、压实
利用建筑机械对堆积好的秸秆粉末堆进行轻度压实,使秸秆紧密结合。
五、覆盖
在压实好的秸秆堆上铺上棕色塑料膜,密封堆口,使氧气难以进入。
六、发酵发酵
在密闭环境下,经过约30天的发酵过程,堆内温度可升至65-70°。
七、炭化
发酵完成后升温到750-1000°,经过约3小时的控温焦炭,将秸秆转化为生物炭。
八、降温冷却 完成炭化后自然降温,至室温以下取出生物炭即完成整个工艺过程。