毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
1、 生物质炭的基本性质
在厌氧或者绝氧的条件下对生物质进行高温分解和碳化作用，除生成CO2、可燃性气体、挥发性油类和焦油类物质，还产生含碳丰富的固体物质，一般称之为生物质炭，属于黑炭的一种。生物质炭是含碳丰富、具有高热值而无污染的固体生物质燃料。生物质炭除具有高比表面积外，表面拥有丰富的官能团、大量的负电荷以及较高的电荷密度，因此对金属离子及有机化合物具有很高的吸附能力。陈宝梁等[1]以松针为原料，比较了100 ～ 700 ℃ 不同炭化温度下所制生物质炭对有机污染物( 4－硝基甲苯) 的吸附性能。研究发现随炭化温度升高，比表面积增大，对4－硝基甲苯吸附能力增强，其中在700 ℃ 所制生物质炭比表面积为490.8 m2/g，对4－硝基甲苯饱和吸附量为186.6 mg /g。生物质炭最重要的方面是它对土壤环境功能的影响。生物质炭具有化学和热稳定性，可以长期保存在土壤中而不易矿化。生物质炭施入土壤后会改良土壤酸碱度，提高土壤持水性、养分和阳离子交换能力，从而提高作物产量。
生物质炭是一种含碳的聚合物，FTIR-PAS分析表明生物质炭表面含有丰富的-COOH、-COH和-OH等含氧官能团[2]。这些含氧官能团使得生物质炭表面呈现出亲水、疏水和对酸碱的缓冲能力，这些性质决定了生物质炭在土壤中的功用。生物质炭表面的-COOH和-OH是其表面带负电荷的主要原因，生物质炭表面丰富的含氧官能团所产生的表面负电荷使得生物质炭具有较高的CEC。向土壤中施入生物质炭可以提高土壤的CEC，生物质炭表面某些官能团会发生氧化，导致表面含氧官能团的数量增加，因此随着生物质炭在土壤中存在时间的增加，其CEC增加。生物质炭的这些性质使得生物质炭可以用作土改良剂、污染土壤修复剂及净化废水的处理剂[3]。
按生物质炭孔径的大小可将其孔隙分为小孔隙( 0.9 nm)、微孔隙( 2 nm)和大孔隙( 50 nm)[4]。大孔隙可以影响土壤的通气性和保水能力，同时也为微生物提供了生存和繁殖的场所；小孔隙可以影响生物质炭对分子的吸附和转移。
2、生物质炭的制备方法
生物质炭的制备工艺分为两个步骤，首先在惰性气体保护下将制炭原料物质进行碳化，接着将炭化物活化，这两个步骤可以同步也可分步进行。生物质预处理可降低活化温度，提高活性炭产率或缩短活化时间。预处理有预氧化、脱灰或浸渍等方法[5]。据加热法不同，制备方法可分为微波炭化法，热分解法及水热炭化法。
热分解指在隔绝空气状况下生物质的高温裂解反应。热分解的影响因素包括炭化与活化温度、活化剂种类、炭化与活化时间、活化剂浓度与用量。
微波加热通过被加热体内部偶极分子高频的往复运动，使分子间相互碰撞而产生大量摩擦热量，从而使物料内外部同时均匀快速升温。微波加热具有反应效率高、升温速率快、可选择性均匀加、操作简单热等优点。微波炭化法的影响因素有活化剂种类、活化剂浓度、微波功率、加热时间和浸泡时间。微波炭化的缺点在于不能精确控制物料的反应温度，且过量的微波辐射会损害健康[6]。
水热炭化法是在一定温度和压强下将水热反应釜内的生物质（碳水化合物、有机分子和废弃生物质等）、催化剂和水进行加热，实现对生物质炭化的过程。水热炭化可加速生物质与溶剂之间的物理化学作用，促进离子与酸/碱的反应，分解生物质中的碳水化合物结构，最终形成生物质炭材料并析出［7］。
3、水中有机污染物的现状及来源
水中有机污染物可分为两类：一类是人工合成有机物有农药、商业用的合成物以及一些工业废弃物；另一类是天然有机物，包括微生物分泌物、腐殖质、动物的废弃物和溶解的植物组织。随着工业发展，人工合成有机物越来越多，多达10万种以上，每年以2000种的速度递增。人工有机污染物在运输、生产、使用过程中进入环境。天然有机物主要指动植物在自然循环中腐烂分解产生的大分子有机物，其中腐殖质在地面水源中含量最高，是水体色度的主要组成成分。其非腐殖质部分是天然有机物的主要科生物降解部，有较低的芳香度和较强的亲水性，可能有蛋白质、氨基酸、亲水酸等组成，是消毒副产物前体的一部分。也可大致分为以下九种类型：农药、多氯联苯、苯酚类和甲醛类、酞酸酯类、卤代脂肪烃、多环芳烃类、醚类、单环芳香族化合物、亚硝胺和其他化合物等。水中有机物的来源主要有生活污染、农业污染、工业污染，生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多位无毒有机类，生活污水含磷、氮、硫、治病细菌多。农业污染源包括农药、化肥、牲畜粪便等。工业废水是的重要污染源，有量大、成分复杂、毒性大、难处理、不宜净化、面积广等特点。另外生长在水体中的生物群体产生的有机物和水体底泥释放的有机物，虽然在总有机物中占很小，但是对于富营养化的水体，如水库、湖泊，则是不可忽略的因素。的比例中国是世界上的水土流失最快国家之一，每年外表土流失约50亿吨，三分之二以上的琥珀收到不同程度的富营养化危害，导致藻类及其他生物异常繁殖，造成水体溶解氧和透明度的变化，从而使水质恶化。
4、水中有机污染物的去除措施
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