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廢棄花生殼的減排和高附加值利用研究獲進展
作者：朱漢斌 來源：中國科學(xué)報
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記者1月2日從廣州大學(xué)獲悉，該�；瘜W(xué)化工學(xué)院教授蔡衛(wèi)權(quán)團隊在廢棄花生殼的減排和高附加值利用研究方面取得重要進展。相關(guān)成果發(fā)表于《生物資源技術(shù)》。
論文通訊作者蔡衛(wèi)權(quán)表示，研究提出了一種以廢棄的花生殼為碳源，經(jīng)簡單的一鍋水熱和熱解制備對有機砷洛克沙胂（ROX）吸附性能顯著增強的鐵氮共摻雜生物炭的有效方法。
ROX是畜禽養(yǎng)殖中常用的有機砷飼料添加劑，用于促進畜禽生長和預(yù)防疾病。但ROX被畜禽攝入后并不會在其體內(nèi)被消化，大部分會隨著畜禽的糞便和尿液排放到自然環(huán)境中，而ROX在環(huán)境中會被微生物影響轉(zhuǎn)化為高毒性的亞砷酸鹽和砷酸鹽。此外，有機砷的水溶性高，不易處理，容易通過食物鏈富集對人類健康產(chǎn)生潛在風(fēng)險，如ROX會在人體中代謝為毒性更強的產(chǎn)物，對人體的肝細胞產(chǎn)生嚴重危害。因此，將有機砷在進入自然環(huán)境之前有效除去具有重要意義。
研究人員以廢棄的花生殼、廉價的尿素和六水三氯化鐵為原料，采用一鍋水熱、經(jīng)熱解制備了鐵氮共摻雜、分級多孔結(jié)構(gòu)的生物炭，系統(tǒng)研究了鐵氮共摻雜對生物炭的理化性質(zhì)和對ROX吸附性能的影響。其中，在650 ℃下熱解制得生物炭-650的比表面積可達358.53 m2/g，并且具有發(fā)達的微介孔結(jié)構(gòu)；25 ℃下其對ROX的吸附量高達197.32 mg/g，多次吸附-脫附循環(huán)后再生效率仍高達90 %以上，表明從廢棄的花生殼制得的鐵氮共摻雜生物炭在高效去除含ROX廢水方面顯示出良好的應(yīng)用潛力。
進一步研究發(fā)現(xiàn)，所制備生物炭對ROX的吸附量與其比表面積、孔容、生物炭的石墨化程度和其缺陷度之比ID/IG正相關(guān)，鐵氮共摻雜后其比表面積顯著增加；較高的ID/IG意味著生物炭中有更多能夠破壞其芳香單元π-體系的缺陷結(jié)構(gòu)；其分級微孔和介孔結(jié)構(gòu)在動力學(xué)和熱力學(xué)上都有利于對ROX的吸附。相關(guān)分析和光譜分析表明，孔隙填充、π-π相互作用和氫鍵的協(xié)同效應(yīng)在吸附ROX過程中起主導(dǎo)作用。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.129762
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