畜禽粪便生物炭的二维红外光谱分析

• 作者: 刘晨 方书伟 李飞跃 桂向阳 段方蕾 许吉宏
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 化学
• 关键词: 畜禽粪便 生物炭 红外光谱 二维相关分析 官能团
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 页码范围: 3601-3607
• 页数: 7页
• 分类号: O657.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2020)11-00-07

摘要

生物炭作为一种新型的环境功能材料,由于其特殊的结构和理化性质,具有修复污染、改良土壤、固碳减排等多重环境效益,越来越受到人们的关注,已经成为一个新的研究热点.生物炭表面官能团的种类及分布,决定其理化性质.而热解温度和原料类型是影响生物炭官能团的两个重要因素.本文以鸡粪、牛粪和猪粪为原料,在不同温度(200～700℃)下热解制备畜禽粪便生物炭.在一维红外光谱分析的基础上,通过傅里叶交换红外光谱技术结合二维相关分析方法,揭示畜禽粪便生物炭的官能团随着热解温度升高的变化规律,为更好的研究生物炭的构效关系提供理论基础.结果表明:随着热解温度的升高,在3600～2800 cm-1波段,3种畜禽粪便生物炭的官能团变化主要体现在醇、酚—O H和脂肪族—C H2峰减弱,其中,鸡粪生物炭的醇、酚—OH和脂肪族—CH2峰变化最明显.此外,—OH峰的变化强度高于—CH2并且先于—CH2变化.在1800～800 cm-1波段,鸡粪、牛粪和猪粪生物炭受响应的特征峰数目分别为6,5和6个,各特征峰的变化强度顺序分别为鸡粪生物炭:芳环C=C>C=O>C—O/Si—O>P—O/C—H;牛粪生物炭:C=O>C=C和P—O/C—H>C—O H和C—O/Si—O;猪粪生物炭:C=O>C=C>COO->羧酸C—OH>PO/C HC—O/Si—O.3种畜禽粪便生物炭的部分官能团变化相似:即CO和CC官能团均发生了断裂及重组,且CO断裂先于CC.然而,不同粪便生物炭其官能团变化也存在差异,主要表现在鸡粪生物炭中C—O/Si—O变化先于P—O/C—H,牛粪生物炭中P—O/C—H变化先于C—O/Si—O,猪粪生物炭中C—O/Si—O与P—O/C—H变化同时发生.