共热解副产物对生物炭吸附苯蒸气性能影响
来源：环境科学杂志2025年第1期北京时间：
作者：王海秋,彭越,徐馨墨,平晓晨,佟心语,朱玲
单位：北京石油化工学院环境工程系, 北京 102617,北京石油化工学院环境工程系, 北京 102617,北京石油化工学院环境工程系, 北京 102617,北京石油化工学院环境工程系, 北京 102617,北京石油化工学院环境工程系, 北京 102617,北京石油化工学院环境工程系, 北京 102617
摘要：为探讨生物质原料组成及共热解副产物对生物炭物化特性的影响,选取木质素含量高和N元素含量低的稻壳（RH）与纤维素和N元素含量均高的木屑（SD）为典型原料,采用热解法合成生物炭,并在固定床上进行苯蒸气吸附评价,利用热重（TG）、扫描电镜（SEM）和气相色谱质谱联用仪（GC-MS）分析热解过程产生的副产物组分,结合X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外（FT-IR）和拉曼光谱（Raman）等方法对生物炭结构进行表征,探究共热解副产物对生物炭结构及吸附苯蒸气性能的影响机制. 结果表明,所制备样品的晶体结构没有明显差别；纤维素含量高的木屑比木质素含量高的稻壳热解后比表面积高1.6倍；共热解中生物质中的原料油酸和含N元素的氨基酸分解产物氨气的协同反应,生成副产物油酸酰胺并聚集堵塞孔道,RC1比表面积最小,为134.28 m2·g-1；掺混共热解生物炭（RCn）的苯蒸气实际吸附容量比单独热解生物炭（RC和SC）以及单独热解再掺混（RC-mSC）低. 共热解过程中随着木屑含量增加,油酸酰胺生成量减少,RC4的吸附容量和比表面积分别提升至238.78 mg·g-1和367.37 m2·g-1. Yoon-Nelson动力学方程拟合结果表明,RCn吸附速率常数k值范围在0.060~0.084 min-1,均高于SC的k值（0.039 min-1）,共热解有利于提升吸附速率. 共热解副产物对生物炭吸附苯蒸气有抑制影响,随着掺混比的上升,抑制影响逐渐减弱；生物炭对苯蒸气的吸附符合拟一级动力学模型,并以物理吸附为主. RC3经过5次循环后的再生效率超过85%,具有较好的工业应用潜能. 以上研究结果从原料组成和副产物角度分析了共热解生物炭吸附苯蒸气的关键影响因素,可为生物质减量化、资源化和无害化提供参考.
关键词：生物质组成,生物炭,共热解副产物,油酸酰胺,苯蒸气,吸附,
