人工合成麝香是一種常見的藥物和個人護(hù)理品。由于目前國內(nèi)還沒有專門針對去除污水中佳樂麝香（HHCB）的工藝，而常規(guī)的污水處理技術(shù)對佳樂麝香基本不起作用。因此，研發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好的去除HHCB的功能材料，是國內(nèi)外廣大環(huán)境工作者面臨的艱巨挑戰(zhàn)。生物炭具有大的比表面積和很高的化學(xué)穩(wěn)定性，難以被微生物降解，其制備和應(yīng)用在一定程度上可實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化處理。
中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所污染生態(tài)過程組張倩茹研究員團(tuán)隊(duì)利用球磨生物炭優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，通過吸附、分配作用將待處理水中的HHCB富集到球磨生物炭的表面及孔隙內(nèi)，從而高效去除水中的HHCB污染物。高溫制備的生物炭經(jīng)球磨后，作用顯著增強(qiáng)。因?yàn)閷Φ蜏刂苽涞纳锾縼碚f（300 ），球磨只增加了外表面積；對于較高溫度制備的生物炭（500 ），球磨同時增加了外表面積和內(nèi)表面積，從而暴露了其石墨結(jié)構(gòu)和含氧官能團(tuán)，進(jìn)而通過表面吸附、 - 相互作用孔填充增強(qiáng)HHCB的吸附（圖2）。而對500 小麥生物炭（WS500）來說，77.9% 的HHCB由于表面吸附被去除，22.1%的HHCB去除由于分配作用；球磨后，對BMWS500來說，由于表面吸附被去除的HHCB占96.7%，剩余3.3%的HHCB去除由于分配作用（圖3）。這項(xiàng)工作突出了球磨作為改善生物炭吸附性能的優(yōu)秀工程方法的潛力。
以上結(jié)果以Ball-milled biochar for galaxolide removal: Sorption performance and governing mechanisms為題發(fā)表在Science of the Total Environment（DOI：10.1016/j.scitotenv.2019.01.005）上。
張倩茹研究員為文章第一作者及通信作者，研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31470552，31670516）和國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研發(fā)計(jì)劃（NO. 2018YFC1800704）的資助。
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圖1. (a-b) 未球磨生物炭WS500與球磨生物炭BMWS500的SEM圖 (c)WS500和BMWS500的FTIR光譜
圖2. (a) 原料類型和熱解溫度對未經(jīng)球磨和球磨的生物炭從水溶液中去除HHCB效率的影響 (b-c) HHCB劑量與比表面積之間的關(guān)系
圖3. 未球磨和球磨-生物炭吸附HHCB的機(jī)制
