發(fā)布時間：2020-03-20 04:04

【摘要】：生物炭是一種將生物質(zhì)在高溫缺氧或者無氧的條件下進行裂解而得到的固體產(chǎn)物,在面臨能源缺乏和環(huán)境污染雙重壓力的當(dāng)今社會,生物炭由于具有綠色可再生性、熱值高、灰分少、污染小等優(yōu)點,被廣泛研究用于替代化石燃料。生物炭有比表面積大、獨特的孔隙結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)性能,使它在農(nóng)業(yè)、氣候等一些領(lǐng)域被廣泛使用,如:水源凈化、農(nóng)藥吸附、重金屬吸附和農(nóng)作物增產(chǎn)等方面。傳統(tǒng)的生物炭粒徑比較大,不能直接分散在水中,所以制備微納米生物炭利于生物炭材料在電化學(xué)傳感方面的應(yīng)用。本論文用不同生物質(zhì)(柳杉、鋸木屑與竹屑、秸稈等)制備生物炭,用來研究生物炭在燃料方面的作用。同時,通過把生物炭進行研磨、活化等一些加工步驟,得到微納米生物炭或活化納米生物炭,用來與其他材料復(fù)合構(gòu)建成電化學(xué)傳感器,以用來檢測動物血清中的維生素K_3(VK_3)和重金屬(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Hg~(2+)),以下為對新構(gòu)成的傳感器的選擇性和實際應(yīng)用等一些性能進行了檢測。研究結(jié)果如下:(1)制備柳杉成型生物炭燃料、鋸木屑與竹屑復(fù)合成型生物炭炭以及香樟成型生物炭燃料,并通過實驗得知成型生物炭具有密度大、熱值高、灰分低等優(yōu)點,為變廢為寶、改善環(huán)境、尋找新能源等方向提供了理論可行性。(2)將秸稈微納米生物炭與聚苯乙烯磺酸鹽(PSS)、聚3,4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([EMIm][BF_4])復(fù)合,得到BC-PEDOT:PSS-[EMIm][BF_4]復(fù)合材料,得到一種新的電化學(xué)傳感器用來檢測動物血清中的VK_3,實驗在0.2到60μmol/L濃度范圍內(nèi),呈現(xiàn)優(yōu)良的線性關(guān)系,得到檢測限(LOD)和定量限(LOQ)分別為0.06μmol/L和0.2μmol/L。結(jié)果證明構(gòu)建的電化學(xué)傳感在檢測動物血清中的VK_3具有一定的可行性,這也為檢測動物血清中的VK_3提供了一種方法。(3)通過對柳杉生物炭或者香樟生物炭進行加工改良成功制備了活化納米生物炭,并將柳杉活化納米生物炭與聚3,4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)、羧甲基纖維素鈉(CMC)復(fù)合,并構(gòu)建成一種新的電化學(xué)傳感器用來同時檢測重金屬(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Hg~(2+)),在Pb~(2+)的濃度從0.2到20.0μM,Cd~(2+)的濃度從0.6到60.0μM時,表現(xiàn)出很好的線性關(guān)系,其中對于Pb~(2+)來說,計算出這LOD和LOQ分別為4.304 nM和14.35 nM。對于Cd~(2+)來說,計算出這LOD和LOQ分別為7.741 nM and 25.8 nM。實驗證實了BC-PEDOT-CMC復(fù)合材料具有良好的靈敏度和潛在的實際應(yīng)用價值在關(guān)于檢測痕量重金屬離子方面。
【圖文】：

生物炭的應(yīng)用 燃料隨著社會的飛速發(fā)展，化石能源能源越來越匱乏，，同時環(huán)境污染越來越料是一種理想能源能去替代化石能源的使用，因而被國內(nèi)外科技工作者究。近年來，生物炭燃料作為農(nóng)林廢棄物綜合利用的一種新途徑，在一定程質(zhì)燃料的散拋型、低密度的能源形式存在問題。生物炭具有極高的碳含，熱值高，無煙無塵、無味、無污染、不爆炸、易燃，生物炭有著巨大質(zhì)能源。目前將生物炭壓縮成型生物炭燃料能很好的解決生物質(zhì)燃料存成型生物炭燃料的熱值達到或甚至超過煤燃料的標準，這是值得期待的嚴重不足的問題。吳琪琳等以板栗殼為原料，在 550～750 ℃溫度范圍含量為 83%～91%，生物炭的熱值為 30～35 MJ/kg，達到了 GB/T176的標準[18]。目前，生物炭成型燃料已作為高端生物燃料形式遠銷日本、達國家使用，生物炭成型燃料的產(chǎn)業(yè)化主要有從左往右依次為棒狀、顆三種生物炭燃料，具體如圖 1-1 所示。

1 緒論1.2.2 重金屬吸附重金屬原義是指比重大于 5 的金屬(密度大于 4.5g/cm3的金屬)[19]，包括金鐵、鉛等。重金屬或者重金屬化合物造成的環(huán)境污染問題為重金屬污染。主要石、金屬冶煉或加工、污水灌溉、化石燃料燃燒、化肥農(nóng)藥的使用和使用重金品等人為因素所致[20]。重金屬污染不同其他一些污染。不少有機化合物的污染自然界自身凈化，將有害性降低甚至除盡。而重金屬具有長期性、富集性，在中很難自我降解或者人為降解。重金屬污染主要表現(xiàn)在水污染中，還有一部分是在大氣和固體廢物中。孟12500 萬人口中有 3500-7700 萬人在飲用被污染的水[21]。目前，重金屬污染問峻，對環(huán)境污染很嚴重，并且危害著動植物的健康，同時，也能通過食物鏈而在人體，因此重金屬污染被全世界高度關(guān)注重視，急需解決重金屬污染問題，屬治理技術(shù)成為了世界研究熱點。
【學(xué)位授予單位】：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X71;TP212.2

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