负载方法对磁性生物炭特性的影响

生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒(磁性生物炭)具有结构稳定、芳香化程度高、官能团丰富、孔隙发达、超顺磁性、导电性高等特点,其在堆肥、污水处理、厌氧消化、土壤修复等领域应用广泛。为探究不同负载方法对生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒性质的影响,本研究分别通过化学共沉淀法(MBC1)、溶胶凝胶法(MBC2)、球磨法(MBC3)制备了生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒。结果表明,纳米Fe_(3)O_(4)在MBC1表面呈现絮状,而在MBC2和MBC3表面呈现清晰球状。同时,生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒都出现了新的官能团(Fe—O—C和Fe—O),具有超顺磁性,磁饱和强度分别为8.619×10^(-2)、8.607×10^(-2)、8.960×10^(-2)A·m^(2)·g^(-1)。相比于生物炭,生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒的平均孔径增大了240%~330%,电导率提高了17%~26%,pH升至8~9。在3种方法制备的生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)中,MBC1的结晶度最差,MBC3的分散性最好。为生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒的制备及负载方法对其性质影响提供借鉴。

核壳基生物质热解炭特性及其改性研究

以椰子壳、花生壳、榛子壳3种核壳基生物质为原料,在不同热解温度(400、550、700℃)下制备热解炭并进行酸(HNO_(3))和碱(KOH)改性,进而对核壳基生物质热解炭及其改性炭材料的产率、导电性能、元素成分、比表面积和孔隙、微观形貌、傅里叶红外光谱等特性进行研究。结果表明,椰子壳炭产率受热解温度变化的影响最小,榛子壳炭产率最高。随着热解温度的升高,热解炭电导率(700℃热解所得椰子壳炭最高,为6.24×10^(5)μS/cm)、灰分和固定碳含量增大,炭化程度更高,H/C、O/C和(O+N)/C物质的量之比降低,炭稳定性和芳香性更强,孔径略降,而比表面积显著增大(700℃热解所得花生壳炭最高,为393.10 m^(2)/g),脱羧基和羰基化致含氧官能团减少。酸(HNO_(3))、碱(KOH)改性对热解炭特性有显著影响。酸改性后热解炭表面更疏松且有丰富的孔道结构,酸性官能团(C==O)数量增多,400℃所得3类热解炭电导率均显著上升而550和700℃所得热解炭电导率均下降。碱改性后热解炭表面孔隙发达且有清晰的纤维状结构,含氧官能团(—OH)数量增多,除550℃椰子壳炭和400℃花生壳炭外,其他热解炭电导率均下降。