4种温度条件下制备的稻草炭对环丙氨嗪的吸附特征

生态与农村环境学报 ›› 2012, Vol. 28 ›› Issue (6): 712-717.doi:

4种温度条件下制备的稻草炭对环丙氨嗪的吸附特征

袁敏,姜军,赵安珍,徐仁扣

中国科学院南京土壤研究所

收稿日期:2012-04-20 修回日期:2012-11-02 出版日期:2012-11-25 发布日期:2012-11-30
通讯作者: 徐仁扣中国科学院南京土壤研究所 E-mail:rkxu@issas.ac.cn
作者简介:袁敏（1978-），女，江苏徐州人，高级工程师，博士生，主要从事纳米复合材料的制备及其光催化活性、有机污染物的检测和降解等研究。E-mail:yuanmin7810@yahoo.com.cn
基金资助:
国家科技支撑计划（２０１２ＢＡＪ２４Ｂ０６）

Adsorption of Cyromazine by Rice Straw-Based Biochars Different in Pyrolyzation Temperature

YUAN Min, JIANG Jun, ZHAO An-Zhen, XU Ren-Kou

Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing

Received:2012-04-20 Revised:2012-11-02 Online:2012-11-25 Published:2012-11-30
Contact: XU Ren-Kou Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing E-mail:rkxu@issas.ac.cn

摘要/Abstract

摘要： 在200、400、600和800℃条件下利用稻草厌氧热解制备稻草生物质炭，测定稻草炭的矿物结构、表面性质和元素组成，研究稻草炭对废水中环丙氨嗪的吸附特征，为环丙氨嗪废水处理和农作物秸秆的资源化利用提供参考。结果表明，稻草炭含有石英、方解石和氯化钾晶体等矿物成分，主要元素为C、O、Si。傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）和比表面积测定结果表明，稻草炭具有明显的多孔结构和丰富的含氧有机官能团，高温制备（≥600℃）的稻草炭比表面积较大。随着烧制温度的增加，稻草炭对环丙氨嗪的吸附量明显增加。Langmuir方程拟合得到200、400、600和800℃条件下制备的稻草炭对环丙氨嗪的最大吸附量分别为4200、6365、144865和167084 mg·kg^-1，接近于商品活性炭的最大吸附量（177305 mg·kg^-1），600和800℃条件下制备的稻草炭对环丙氨嗪的最大吸附量分别是等量稻草秸秆的16.8和20.1倍。稻草炭对环丙氨嗪的吸附过程符合一级动力学方程，环丙氨嗪初始质量浓度为100和200 mg·L^-1时，高温制备的稻草炭达到吸附平衡的时间分别为5和8h左右。环丙氨嗪初始质量浓度为500 mg·L^-1时，pH值为5～10范围内，支持电解质为1～100 mmol·L^-1 NaNO₃条件下，环丙氨嗪在600和800℃制备的稻草炭上的吸附没有受到pH值和离子强度的明显影响。

关键词: 稻草炭, 表面性质, 吸附, 环丙氨嗪

Abstract: Rice straw was pyrolyzed into biochar at four different temperatures (200, 400, 600, and 800℃). Mineral structure, surface properties and elemental composition of the biochars were analyzed with the aid of XRD, FTIR and SEM/EDS, and characteristics of the biochars adsorbing cyromazine in wastewater were studied, so as to provide some references for treatment of cyromazine-containing wastewater and utilization of crop straws as resource. Results show that the biochars contain mineral crystals, like quartz, calcite and potassium chloride, and some major elements, like C, O and Si; They were porous in structure and rich in oxygen-containing functional group. Biochars prepared at 600℃ or more in pyrolyzation were higher in specific surface area and their adsorption of cyromazine significantly higher, too. Fitting with Langmuir equation showed that the maximum cyromazine adsorption capacity of the biochar prepared at 200, 400, 600 and 800℃ of pyrolyzation temperature was 4200 and 6365, 144865 and 167084 mg•kg^-1, respectively, of which the last two were quite close to that of the commodity activated carbon (177305 mg•kg^-1), and 16.8 and 20.1 times as higher asthan that of the equivalent amount of rice straw. The kinetic curve of biochar adsorbing cyromazine fitted well the first order kinetics equation. In solution with the initial concentration of cyromazine being 100 and 200 mg•L^-1, it took the biochars produced at 600 and 800℃ about 5 and 8 hours, respectively, to reach equilibrium in cyromazine adsorption. In solutions, 500 mg•L^-1 in initial concentration of cyromazine, 5 - 10 in pH and 1 - 100mmol•L^-1 NaNO₃ in supportive electrolyte, no significant effects of pH value and ion strength were observed on the adsorption of cyromazine by the biochar produced at 600 and 800℃.

Key words: rice straw based biochar, surface properties, adsorption, cyromazine

中图分类号:

X131.2

袁敏, 姜军, 赵安珍, 徐仁扣. 4种温度条件下制备的稻草炭对环丙氨嗪的吸附特征[J]. 生态与农村环境学报, 2012, 28(6): 712-717.

YUAN Min, JIANG Jun, ZHAO An-Zhen, XU Ren-Kou. Adsorption of Cyromazine by Rice Straw-Based Biochars Different in Pyrolyzation Temperature[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2012, 28(6): 712-717.

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