松木粉制备高比表面积炭基固体酸催化剂

林产精细化学品工艺学考试试卷题库林产精细化学品工艺学1,名词解释:纤维素：由B—D葡萄糖基通过1,4—苷键连接而成的线性高分子化合物。

半纤维素：是由多种糖基，糖醛酸基所组成，并且分子中往往带有支链的复合聚糖的总称。

木素：由苯环丙烷结果单元（C6-C3）通过醚键，碳碳键联接而成的芳香族高分子化合物。

木质素磺酸盐：又称磺化木质素。

是亚硫酸盐法造纸木浆的副产品，为线性高分子化合物。

木质素磺酸盐可溶于各种pH 值的水溶液中, 不溶于有机溶剂, 官能团为酚式羟基。

通常为黄褐色固体粉末或黏稠浆液。

有良好的扩散性，易溶于水。

萜类化合物:就是指存在自然界中、分子式为异戊二烯单位的倍数的烃类及其含氧衍生物。

树脂酸：一类化合物的总称，他们大多具有三环菲骨架，二个双键的一元羧酸，分子式为C19H29COOH，可以认为是羧基替代甲基的二萜类含氧衍生物。

优油：松节油以单萜烯为主要成分的混合液体。

重油：以倍半萜长叶烯和石竹烯为主要成分的混合液体。

高温结晶：松脂蒸馏温度过高、时间过长，树脂酸热异构剧烈，放香后松香冷却缓慢，形成大量枞酸晶体。

低温结晶：松脂蒸馏后温度较低，放香后松香冷却较快，树脂酸热异构缓和，松香中长叶枞酸含量最多。

松香改性：通过与羧基的酯化，中和及与双键的加成、氢化、歧化、聚合等，改变松香的理化性能，即通过化学加工得到的松香制品就为改性松香树脂。

木浆浮油：脂肪酸甘油脂和树脂酸被碱性蒸煮液所皂化并溶于蒸煮液体中，蒸煮液体浓缩后这些混合酸的钠盐浮至表面，称为浮油皂，再冷酸化记得到粗木浆浮油。

硫酸盐松节油：挥发性萜烯化合物在制浆过程中初级阶段被水蒸汽蒸馏出来，经冷凝后与水分离得到粗硫酸盐松节油。

浮油松香:亦称为塔尔油松香或妥尔油松香，它是松香三大主要来源之一。

它是以松木为原料，用硫酸盐法制浆生产过程中的木浆浮油废液经加工提取的一种松香。

缩合类单宁：以黄烷醇为组成单元的缩聚物。

水解类单宁：具有酯键单宁，主要结构单元为没食子酸，一般以甙的形式出现。

二氧化碳活化法制备高比表面积碳气凝胶1. 研究背景碳气凝胶是一种具有极高比表面积和孔隙结构的新型材料，具有广泛的应用前景，如催化剂、电容器、吸附剂等。

传统制备碳气凝胶的方法通常涉及昂贵的前驱体和复杂的工艺步骤。

而二氧化碳活化法是一种较为简单且经济高效的制备碳气凝胶的方法。

2. 制备原理二氧化碳活化法通过在适当条件下将富含碳源的原料与二氧化碳进行反应，实现对原料中部分或全部含碳物质的活化转化。

这种方法利用了二氧化碳具有较强活性和可调控性的特点，能够促进原料中的无定形碳转变为高比表面积、多孔结构的碳材料。

3. 实验步骤步骤一：原料准备选择合适的富含碳源的原料作为实验材料，如植物纤维、废弃物等。

将原料进行干燥和粉碎处理，以提高反应效果。

步骤二：反应装置搭建搭建二氧化碳活化反应装置，包括加热系统、冷却系统、压力调节系统等。

确保反应过程中的温度、压力和流量等参数的可控性和稳定性。

步骤三：活化反应将准备好的原料放入反应装置中，并通过适当的加热和压力调节控制条件，使二氧化碳与原料发生活化反应。

根据实验需要，可以调节反应时间和温度等参数。

步骤四：材料处理将经过活化反应后得到的样品进行处理，如洗涤、干燥等。

这一步旨在去除残留物质，并使样品达到理想的形态和性能。

步骤五：表征分析使用适当的表征手段对制备得到的高比表面积碳气凝胶样品进行分析，如扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)等。

通过这些手段可以了解样品的形貌特征、孔隙结构和晶体结构等。

步骤六：性能测试对制备得到的高比表面积碳气凝胶样品进行性能测试，如吸附性能、电化学性能等。

这些测试可以评价样品在吸附、催化等方面的应用潜力。

4. 实验条件实验条件是制备高比表面积碳气凝胶的关键因素之一。

在实验中，需要控制以下几个条件：•温度：根据原料特性和反应需求，确定适当的反应温度范围。

•压力：调节二氧化碳供应压力以实现活化反应。

•反应时间：根据实验需要和原料特性，确定适当的反应时间。

生物质定向热解制取高值含氧添加剂和炭材料关键技术及应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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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 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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。

第49卷第2期2021年1月广㊀州㊀化㊀工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.2Jan.2021木质材料对铜离子吸附的研究进展∗周㊀彤,梁建军,王㊀磊,刘义章,汪蓓蓓(滁州职业技术学院,安徽㊀滁州㊀239000)摘㊀要:木质材料主要成分为木质素㊁纤维素等物质,其表面含有大量的羟基㊁羰基等活性基团,这些活性基团含有可以与Cu 2+空轨道配位的孤对电子对㊂通过制备活性炭和化学改性的方式能增加木质材料的比表面积和吸附位点,因而可显著提高吸附剂对Cu 2+的吸附性能㊂同时这些木质材料凭借来源广泛㊁价格低廉㊁可再生㊁无污染等优势成为吸附法的最佳原材料㊂本文综述了国内天然木质材料㊁改性木质材料在去除Cu 2+方面的研究进展,为木质材料的应用研究提供参考㊂关键词:吸附;锯末;铜离子;改性㊀中图分类号:X703.1㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1001-9677(2021)02-0021-03㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀∗基金项目:滁州职业技术学院2019年校级科研一般项目(YJY -2019-11);滁州职业技术学院2020年校级科研重点项目(YJZ -2020-03)㊂第一作者:周彤(1990-),女,硕士研究生,助教,从事环境水污染处理研究㊂Research Progress on Adsorption of Cu 2+by Wood Materials ∗ZHOU Tong ,LIANG Jian -jun ,WANG Lei ,LIU Yi -zhang ,WANG Bei -bei (Chuzhou Vocational and Technical College,Anhui Chuzhou 239000,China)Abstract :The main components of wood materials are lignin,cellulose and other substances,and its surface contains a large number of active groups such as hydroxyl and carbonyl groups.These active groups contain lone pairs of electrons that can coordinate with the empty Cu 2+orbitals.The preparation of activated carbon and chemical modification can increase the specific surface area and adsorption sites of wood materials,thus it can significantly improve the adsorption performance of the adsorbent for Cu 2+.At the same time,these wooden materials have become the best raw materials for the adsorption by virtue of their wide -ranging sources,low price,renewable,and pollution -free advantages.The research progress on application of natural wood materials,and its modification materials on absorption of Cu 2+were summarized,in order to provide references for the application research of wood materials.Key words :absorption;sawdust;copper ions;modified正所谓,水是生命的源泉㊂人类的一切生产活动都离开水㊂我国是一个人口大国,同时也是个淡水资源匮乏的国家㊂在淡水资源匮乏的同时,我国的水污染情况也不容乐观㊂水污染不仅造成了数额巨大的经济损失,更是直接危害了人们的饮用水安全[1]㊂水俣病和痛痛病让人类第一次认识到重金属污染的危害,也让学者将注意力吸引到重金属污染的处理上㊂重金属是指密度大于5kg /m 3以上的金属[2],大约有45种㊂我们通常所说的重金属是从环境污染角度分类的,指的是具有生物毒性的金属如汞㊁镉㊁铅㊁铬㊁类金属砷等[3]㊂当少量含Cu 2+的污水进入水体,由于水体有一定的自净能力,对水体中生物影响不大㊂但当能产生重金属Cu 2+的行业如采矿业㊁电镀㊁造纸㊁电池㊁化肥㊁皮革㊁农药等将大量的含Cu 2+废水排入自然界中,就可能造成水体污染㊂重金属离子具有生物不可降解性,并能在生物体内蓄积,因而危害生物健康㊂目前,水体中Cu 2+的除去方法主要有化学沉淀法㊁离子交换法㊁电化学法㊁吸附法[4]等㊂化学沉淀法和电化学法在使用时,需要较高浓度的Cu 2+,同时产生的化学污泥还可能存在二次污染等问题㊂吸附法因对污染物的浓度要求不高,方法简单㊁容易操作等特点,在重金属去除方面越来越受到重视㊂同时,还可以利用化学改性的方法,将特定的官能团引入吸附剂,来提高吸附性能或者选择性地去除某一类污染物㊂林业生产为人类社会提供优质木材的同时也产生了大量木材剩余物如锯末㊁木屑㊁枝条㊁树皮等㊂据报道木材的利用率仅有10%㊂如何利用好剩余的90%是全人类需要解决的难题㊂这些废弃物可于生产工业酒精㊁活性炭,制备燃烧棒,提取化肥等㊂此外,这些废弃物凭借来源广泛㊁价格低廉㊁无污染等优势,还可用做吸附法的原材料㊂锯末和木屑是典型的林业生产的废弃物,其主要成分为木质素㊁纤维素等物质,故其表面含有大量的羟基㊁羰基等活性基团,是一种应用前景广泛的重金属吸附剂附[5-7]㊂这些木质材料既可直接用作吸附剂原料也可通过化学改性㊁制备活性炭等方式来提高它的吸附性能㊂研究木质材料吸附机理有利于科研工作者掌握其吸附的本质,在改性时针对目标污染物有目的性地增加木质材料的表面特征官能团,进而提高吸附性能㊂天然木质材料其表面含有大量的羟基㊁羰基等活性基团,这些基团可以与重金属Cu 2+配22㊀广㊀州㊀化㊀工2021年1月位㊂如果在配位的过程中有其他离子析出时,那么天然木质材料的吸附机理除配位作用外,还存在离子交换㊂木质材料活性炭相比木质材料表面更粗糙㊁孔径大㊁比表面积大,故木质材料活性炭吸附Cu2+的机理主要为物理吸附,此时的吸附作用力主要为范德华力㊂化学改性木质材料的吸附机理因改性方法的不同而不同㊂氨基改性木质材料的吸附机理主要是化学吸附,即氨基上N原子和Cu2+的配位作用㊂酸改性天然木质材料可以增加其表面羟基的含量,利用配位作用增加吸附性能㊂碱改性天然木质材料经过碱处理后经过一系列物理化学变化后,木质材料结构疏松㊁孔径变大,同时碱可以提供㊃OH,故在物理吸附和化学吸附的双重作用下,对Cu2+吸附性能增加显著㊂无论是哪种改性方法,其吸附机理都不是单一的,只是改性方法的不同使得某一种机理为主导㊂这也从另一方面说明天然木质材料的吸附较某种单一组分的吸附剂吸附过程更加复杂㊂1㊀利用天然木质材料特定组成去除水体中的Cu2+㊀㊀锯末的骨架结构成分主要有纤维素㊁木质素㊁半纤维素等,内部表面富含羟基㊁羰基㊁甲氧基㊁羧基等基团[8]㊂木屑中含有大量的官能团如羟基㊁羧基㊁氨基酸和木质酚,它们都能吸附部分阳离子[9]㊂这些木质材料因木材的种类不同,其主要成分及其含量有所差异,对Cu2+的吸附性能也有所不同㊂天然的木质对Cu2+有一定的吸附能力主要是材料表面含有羟基㊁羰基等活性基团,这些基团含有可以与Cu2+空轨道配位的孤对电子㊂刘晓凤等[10]利用海南椰子树木屑为原料制备出粒径大小不同的木屑粉末并研究了其对铅㊁铜㊁镉三种重金属离子的吸附行为,结果表明木屑吸附铜离子的吸附量比较小,饱和吸附量都没超过5mg/g㊂郜洪文[11]利用成材较快的竹子作为原材料来除去废水中的污染物Cu2+,研究表明竹锯末对Cu2+的吸附速度很快,吸附机制主要为离子交换,该研究为竹锯末综合利用提供新途径㊂孙杰等[12]用原松树锯末和柠檬酸钠改性锯末对重金属离子Cu2+的吸附行为进行研究,结果表明在最佳条件下原松树锯末㊁柠檬酸钠改性锯末对Cu2+的最大吸附量分别为3.31mg/g㊁5.75mg/g㊂由上可知,天然木质材料对Cu2+的吸附量较低,吸附量也就几个毫克每克,这在一定程度上限制了天然木质材料的相关研究应用㊂但是作为一种低廉㊁易得㊁可再生的农林废弃物,木然木质材料仍是一种潜在的吸附剂材料㊂2㊀利用比表面或空隙作用来去除水体中的Cu2+活性炭因比表面积大㊁多孔而具有良好的吸附性能,是目前商业应用最为广泛的吸附剂㊂木质活性炭是木质材料经过相关化学处理后,利用高温将其碳化,碳化后的木质材料表面粗糙㊁内部多孔㊁比表面积变大㊂根据活性炭制备过程中所使用原料的不同,可将其分为生物质活性炭㊁木质活性炭㊁合成材料活性炭以及煤质活性炭[13]㊂木屑㊁锯末因价格低廉㊁来源广泛㊁可再生㊁无污染是制作木质活性炭的绝佳原材料㊂限氧升温碳化法㊁热解法是制备木质材料活性炭的主要方法㊂黄宏霞等[14]以木屑为原料㊁磷酸为活化剂㊁硼酸为催化剂制备出化学改性木屑活性炭,并将此活性炭用于Cu2+溶液的吸附研究,活性炭的理论最大吸附量高达14225mg/kg㊂周丹丹等[15]利用松木屑为原料采用限氧升温碳化法,分别在200㊁300㊁400㊁500ħ四个温度进行碳化制备出4种生物炭,并将4种生物炭用于Cu2+的吸附研究㊂研究表明松木生物炭在热解温度为200ħ时对Cu2+的吸附性能最好㊂生物质热解是指在惰性气体保护的氛围下,对生物质进行加热,当达到生物质热解温度时,生物质分解得到气态挥发分和固态炭[16],通过冷凝的方式可以将气态挥发物变成焦油㊂目前在生物质热解主要采用直接热解和化学物质浸泡后再热解两种方式㊂毛明翠等[17]利用苹果树枝和梧桐木锯末为原料,采用450ħ热裂解法制备出生物炭,并用于铜离子的吸附研究㊂NaOH是最常用的化学物质浸泡液之一㊂蔡静[18]采用热解+ NaOH的方法对松木屑进行改性并探求了改性热解炭对Cu2+的吸附,结果表明改性热解炭在吸附时间和吸附性能都优于原木屑和直接热解炭㊂3㊀利用化学改性方法提高木质材料特定组成来除去水体中的Cu2+3.1㊀氨基改性木质材料将氨基引入木质材料的表面,即把对重金属离子能产生强配位作用的N原子引入木质材料的表面,可以利用N原子和Cu2+之间的强配位作用来提高木质材料的吸附性能㊂此外,在酸性条件下,氨基对一些阴离子染料也有很好的吸附性能㊂目前使用较多的氨基改性材料有二乙烯三胺㊁聚乙烯亚胺㊁乙二胺等㊂学者多利用环氧氯丙烷交联或直接反应等方式将氨基引入木质材料㊂刘梦珠等[19]对杨木屑用NaClO预处理并用二乙烯三胺进行氨基化改性制备出改性木屑,并研究了其对水中Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附研究㊂结果表明改性木屑对Cu(Ⅱ)的饱和吸附容量能达到195.70mg/g且吸附过程符合Langmuir模型,较原木屑吸附容量提高显著㊂王平等[20]直接利用木屑与三乙胺的反应来制备改性木屑,同时研究了其对废水中铜㊁镉等重金属离子的吸附情况㊂研究结果表明:吸附条件为温度为30ħ㊁pH为8㊁铜离子浓度小于等于400mg/kg时,改性木屑对铜离子去除率基本保持在99.99%㊂夏璐等[21]使用乙二胺改性的木屑黄原酸盐对水溶液中的Cu(II)㊁Ni(II)离子进行吸附研究,这里采用环氧氯丙烷交联的方式将氨基引入木屑中㊂该吸附过程为单层吸附且吸附过程可以用Langmuir模型和准二级动力学模型进行描述,计算得到吸附过程的活化能59.12kJ/mol,这些参数都表明该吸附过程为化学吸附㊂由上可知氨基改性木质材料较原木质材料对Cu2+的吸附性能提高显著,且吸附机理主要为化学吸附㊂这也与N原子和Cu2+之间的强配位作用相一致㊂3.2㊀酸改性木质材料酸改性木质材料主要是利用硫酸㊁磷酸㊁硝酸㊁醋酸等常见酸,采用浸泡㊁搅拌等方式来改变木质材料表面物质组成,进而提高木质材料的吸附性能㊂同时酸改性木质材料具有可燃性好的优势,也有利于采用热法回收木质材料上吸附的重金属[22]㊂杜玉辉等[23]在40ħ时将锯末与已知浓度的硝酸进行反应制备出酸改性锯末,并研究了锯末用量㊁Cu2+浓度㊁溶液pH㊁吸附时间等因素对吸附过程的影响㊂3.3㊀碱改性木质材料木质材料的主要成分纤维素可以与碱金属氢氧化物溶液发第49卷第2期周彤,等:木质材料对铜离子吸附的研究进展23㊀生一系列的物理化学变化,使得纤维素的润胀[24],比表面积增加显著㊂王卓然等[25]利用KOH溶液对松木屑进行碱改性制备出改性木屑,改性木屑对Cu2+的吸附效率较未改性前由72%提高到97%,吸附性能提高明显㊂阳康[26]用NaOH㊁异丙醇组合剂浸泡锯末制备出碱改性锯末,与天然锯末相比碱改性锯末受投量变化的影响较小㊂4㊀结㊀语天然木质材料成分主要有纤维素㊁木质素㊁半纤维素等,其表面和内部含有活性官能团羟基㊁羧基等,对水体中污染物Cu2+有一定的去除能力㊂学者通过制备木质材料活性炭来增大木质材料的比表面积,或通过化学改性的方式来增加木质材料表面的活性官能团进而增加吸附位点㊂木质活性炭制备主要介绍了限氧升温碳化法和热解法两种,其中木质材料热解后用化学物质浸泡吸附性能更好㊂酸改性㊁碱改性以及氨基改性是目前木质材料化学改性采用的主要方法㊂我国是一个农业大国,研究以天然木质材料或改性木质材料对水体中污染物的吸附行为,对我国农林废弃物的处理及循环利用具有积极的意义㊂农林废弃物对水体中污染物吸附性能的探讨是目前多个实验室共同研究的课题,但如何将此研究进行工业化大生产并保持一致的吸附性能仍是每个学者的研究方向和目标㊂水体中重金属污染物往往是多种重金属共存的场景,如何在提高木质材料对其的去除能力和增加选择性地回收某种金属离子方面仍有较大的研究空间㊂参考文献[1]㊀姚诚.水污染现状及其治理措施[J].污染防治技术,2009(2):87-90,96.[2]㊀武文会.腐殖酸对活性污泥吸附铜离子的影响研究[D].重庆:重庆大学,2015.[3]㊀林雪原,荆延德,巩晨,等.生物炭吸附重金属的研究进展[J].环境污染与防治,2014(5):83-87.[4]㊀王月月,李娟英,鲁玉渭,等.响应面优化玉米芯对Cu2+的吸附[J].上海海洋大学学报,2020(3):355-363.[5]㊀常兴涛,岳建芝,贾洋洋,等.锯末颗粒吸附去除低质量浓度氨氮废水的研究[J].河南农业大学学报,2018(4):582-586. [6]㊀宋勇,吕俊文,张园园,等.改性锯末对铀的吸附机理研究[J].安全与环境工程,2018(3):86-92,129.[7]㊀蔡静,丁文明,王艳敏.改性木屑对铜离子的吸附性能[J].环境工程学报,2016(12):7109-7113.[8]㊀常新强,刘德稳,朱德滨,等.锯末在水处理中的应用研究进展[J].水处理技术,2016(12):8-11.[9]㊀丁培菲,陈云嫩,张兴华,等.改性后木屑的结构特性及其对氨氮的吸附性能[J].应用化工,2017(8):1526-1529,1535. [10]刘晓凤,徐鑫,陈瑞锋,等.木屑吸附溶液中重金属离子的试验研究[J].太原理工大学学报,2019(4):492-497.[11]赵雪涛,郜洪文.锯末对Cu2+的吸附特性研究[J].环境科学,2010(1):217-222.[12]孙杰,田奇峰,黄浸.松树锯末对Cu2+的吸附研究[J].环境科学与技术,2011(11):88-90,146.[13]高银东.棉纤维基自粘结成型活性炭的制备及性能研究[D].太原:太原理工大学,2019.[14]黄宏霞,胡平,陈小敏.木屑活性炭吸附去除水中重金属离子的研究[J].江苏农业科学,2014(3):306-308.[15]周丹丹,吴文卫,赵婧,等.花生壳和松木屑制备的生物炭对Cu2+的吸附研究[J].生态环境学报,2016(3):523-530. [16]谭洪,张磊,韩玉阁.不同种类生物质热解炭的特性实验研究[J].生物质化学工程,2009(5):31-34.[17]毛明翠,刘畅,曹静,等.两种木材生物炭对铜离子的吸附特性及其机制[J].环境与发展,2019(1):103-105.[18]蔡静.改性木屑的制备及其对铜离子的吸附研究[D].北京:北京化工大学,2016.[19]刘梦珠,郝林林,李桂菊.氨基改性木屑对水中Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附研究[J].环境污染与防治,2020(4):461-466. 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吸附材料的制备和性能研究吸附材料是一种能够吸附、分离和纯化物质的材料。

它广泛用于环境保护、化工、医药等领域。

吸附材料的性能往往直接影响着吸附效果和使用寿命。

因此，制备高性能的吸附材料是一个重要的研究方向。

一、吸附材料的分类吸附材料根据其组成、形态、吸附机理等方面的不同，可以分为多种不同类型，如：1.活性炭：是一种多孔性材料，具有结构性高孔隙度、大比表面积等特点，可用于雾霾排放、催化剂、水处理等领域。

2.吸附树脂：其结构多为二次交联聚合物，具有良好的机械性能和吸附性能，可用于金属离子的吸附与分离、有害物质的去除等。

3.分子筛：也是一种多孔性材料，具有特定孔径和结构，可用于分离分子、催化反应等。

4.纳米吸附材料：由于其细小的颗粒大小具有更高的比表面积和更小的孔径，因此有望在催化、吸附和分离等领域发挥更大作用。

二、吸附材料的制备以活性炭为例，活性炭的制备主要分为物理法和化学法两种。

1.物理法：包括活性炭直接炭化法、气相碳化法、沥青炭化法等。

其中，直接炭化法是将原材料（木材、果壳等）在高温下炭化，并用蒸汽或空气进行激活制成吸附材料；气相碳化法是利用高温下气体中含有的碳源对催化剂或载体进行碳化；沥青炭化法是将沥青炭化后，用蒸汽或空气进行激活，制成吸附材料。

2.化学法：主要是锌氧化物法、草酸盐法、复合激活剂法等。

其中，锌氧化物法是将原材料（松木、棉秸、秸秆等）与氧化锌按一定比例混合，进行高温干馏，用蒸汽或空气进行激活后，制成吸附材料；草酸盐法则是通过化学方法将原材料（椰壳、花生壳、纺织废弃物等）制成草酸金属盐，在高温下分解生成活性炭。

三、吸附材料性能的研究吸附材料的性能包括吸附容量、吸附速度、选择性等。

1.吸附容量：吸附容量是指物质在单位时间内被吸附或分离的数量。

确定吸附容量的方法通常是利用比表面积进行表征。

例如采用氮气吸附-脱附法测试比表面积，通过比表面积来计算活性炭的吸附容量。

2.吸附速度：吸附速度是指在一定时间内物质从环境中吸附或分离的速度。

生物质炭基固体酸催化剂的制备及催化性能研究的开题报
告
1. 研究背景
生物质炭是一种可再生、廉价的炭化产物，具有良好的催化性能及化学稳定性，成为研究的热点。

生物质炭基固体酸催化剂优良的催化性能已广泛应用于催化裂解生物质、转化酸性物质等领域。

但是目前对于生物质炭催化剂的制备及催化性能研究还存在一些不足，需要进一步深入研究。

2. 研究目的
本研究旨在制备生物质炭基固体酸催化剂，探究不同制备方法对催化剂结构和催化性能的影响，为生物质催化转化、资源化利用提供一定的理论支撑和技术支持。

3. 研究内容
(1) 利用生物质作为原料，采用不同制备方法（如水热法、物理混合法等）制备生物质炭基固体酸催化剂；
(2) 对催化剂的结构进行表征（如XRD、FT-IR、BET等），分析不同制备方法对催化剂结构的影响；
(3) 对不同制备方法下的催化剂进行催化性能测试，分析催化剂在酸性催化反应中的催化效果和稳定性等方面的差异；
(4) 探讨不同制备方法下生物质炭基固体酸催化剂的结构和催化性能的关系，为优化催化剂结构和提高催化效果提供参考。

4. 研究意义
(1) 通过对生物质炭基固体酸催化剂的制备及催化性能研究，可以为生物质催化转化、资源化利用提供一定的理论支撑和技术支持；
(2) 拓展了生物质炭等可再生资源的应用领域，促进了可持续发展；
(3) 研究成果具有较高的实用价值和经济效益。

⽊材热解复习题填空题1.⽊材⼲馏按加热⽅式可分为：外热式和内热式两类。

2.粗⽊醋液澄清时，上层为澄清⽊醋液，下层为沉淀⽊焦油。

3.硬阔叶材由于⽐针叶材含有更多的⼄酰基和甲氧基，因此常被⽤作⽣产醋酸和甲醇的主要原料。

4.按加热终温的不同, ⽊材⼲馏可分为三种：900～1100℃为⾼温⼲馏，即焦化；700～900℃为中温⼲馏；500～600℃为低温⼲馏。

5.⽊炭按烧炭⼯艺的不同，⼜有⽩炭和⿊炭的区别。

6.⽊炭按原料来分：果核炭、果壳炭、⽊屑炭、煤质炭、原⽊⽊炭、⽯油焦焦炭、⾻炭、⽵炭7.⽊炭按加⼯温度来分：低温炭、中温炭、⾼温炭8.⽊炭按来源来分：天然炭、⼈⼯炭9.⽊炭按加⼯⽅式来分：⼟窑炭、机制炭、塑炭第1章1.⽊材热解时可以得到固体、液体和⽓体三类初产物.2.根据⽊材热分解过程的温度变化和⽣成产物的情况等特征，可以把⽊材⼲馏过程⼤体上划分为下列⼲燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段、煅烧阶段四个阶段。

3.⽊材⼲馏过程⼤体上划分为四个阶段，其中有⼲燥阶段、预炭化阶段、煅烧阶段三个阶段是吸热阶段，另外有炭化阶段是放热阶段。

4.阔叶材⼲馏时得到的粗⽊醋液澄清时分为两层，上层为澄清⽊醋液，下层为沉淀⽊焦油。

⽽醋酸是在澄清⽊醋液中，酚类物质是在沉淀⽊焦油中。

5.半纤维素是⽊材主要组分中最不稳定的部分，在225—325℃分解。

6.在⽊材热解过程中，三个主要组分最激烈热解的温度范围是：半纤维素为180~300℃，纤维素为240~400℃，⽊素为280~550℃。

7.⽊材炭化时得到的焦油量随⽊材的种类、热解的最终温度和升温速度，以及加热⽊材的⽅法⽽不同。

松⽊⽐阔叶材的焦油产量⾼；在550℃以下，焦油的产量随着热解最终温度的升⾼⽽增⼤，降低设备的总压⼒能增加焦油的产量。

第2章1.随着炭化温度的升⾼，⽊屑炭的得率降低，⽽固定碳含量却增加。

2.炭化的速度影响到炭化装置的⽣产率⼤⼩。

加快炭化速度，缩短炭化时间可以提⾼炭化装置的利⽤率。