KOH活化鱼鳞基生物炭的制备及其对VOCs的高效吸附去除研究

以废弃生物质罗非鱼鱼鳞为原料,用KOH一步炭化活化法制备了鱼鳞基多孔生物炭,并借助XRD、SEM、FTIR及Boehm等方法对所制备生物炭的孔隙结构、形貌特征及表面化学性质进行表征.结果表明:650℃条件下制备的生物炭(FSBC-1)表面含有最多的含氧基团,其中酚羟基含量为0.3102mmol·g-1,而850℃条件下制备的生物炭(FSBC-3)具备最高的比表面积(3370 m2·g-1)和孔容(1.91cm3·g-1).静态吸附实验表明,所制备生物炭对非极性分子甲苯的吸附过程符合Langmuir模型,而n-layer BET模型能更好地描述材料对极性分子丙酮的吸附.298 K条件下,FSBC-3对3 kPa甲苯的吸附量高达12.75 mmol·g-1,对20 kPa丙酮的吸附量达16.74 mmol·g-1.动态吸附实验和机理分析表明,对于低浓度VOCs,所制备生物炭对非极性分子甲苯的穿透吸附量可能主要受到材料比表面积及微孔孔容的影响,而对极性分子丙酮的穿透吸附量则可能主要受材料表面酚羟基数量影响.本研究系统地研究了鱼鳞基生物炭的制备及其对两种典型VOC(甲苯和丙酮)的吸附去除性能及机理,可为高效VOCs吸附剂的制备提供参考.