劉昊霖,葉 超,許友生,王齊松

(浙江科技學(xué)院 機械與能源工程學(xué)院,杭州 310023)

生物質(zhì)能源是可再生能源的重要組成部分。生物質(zhì)氣化技術(shù)能在600～800 ℃溫度區(qū)間內(nèi)將固體生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣體燃料[1],緩解中國氣體燃料短缺的嚴峻形勢,但會產(chǎn)生副產(chǎn)物焦油。焦油易與水和灰分形成黏稠液體,污染管道、影響設(shè)備安全[2],其主要來源是生物質(zhì)內(nèi)有機物的氣化。焦油富含酚類、醚類、多環(huán)芳烴和其他有機物質(zhì),這些物質(zhì)大多有毒且含刺激性氣味,會對人類健康和環(huán)境造成危害。因此生物質(zhì)氣化過程中的焦油脫除是一個亟待研究和解決的問題。目前脫除方法主要包括物理法和化學(xué)法[3]。物理法只能將焦油從氣體中分離、濃縮和轉(zhuǎn)移,不能轉(zhuǎn)化焦油,在此過程中還會產(chǎn)生二次污染[4]。化學(xué)法主要有熱裂解法和催化重整法。熱裂解方法的工藝溫度需達到1 100 ℃以上[5],對設(shè)備材料要求高且能耗大。催化重整法通過催化劑將轉(zhuǎn)化溫度降低到550～900 ℃,并將焦油分解成小分子氣體(H2、CO、CxHy)進行脫除[6]。

催化重整法的核心是尋找一種高效、無毒且可再生的催化劑。近年來,生物炭因其成本低廉、孔隙結(jié)構(gòu)豐富、具有優(yōu)異的吸附能力和抗中毒能力,被認為是極具應(yīng)用前景的焦油催化劑載體。它能促進焦油分子與活性位點之間的相互作用[7]:焦油分子首先通過孔隙擴散到催化劑的內(nèi)表面,然后在活性位點發(fā)生裂解。生物炭能通過增大比表面積及引入無機元素作為活性中心來提高催化活性[8]。目前通常采用水蒸氣活化和CO2活化來提高比表面積。Ramin等[9]比較了水熱氣化和蒸汽氣化對生物炭的影響,試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)水蒸汽活化可以形成更多的斷裂表面和更大的孔隙率。Lawal等[10]在600 ℃下通過N2或水蒸氣熱解生產(chǎn)低成本生物炭,發(fā)現(xiàn)生物炭能有效去除苯酚。Liu等[11]在水蒸氣和CO2氣氛中對生物炭進行活化,發(fā)現(xiàn)水蒸氣活化生物炭的含氧官能團和芳香C—O結(jié)構(gòu)含量高于CO2活化生物炭。堿土金屬在焦油重整中也有良好表現(xiàn)，作為常用的負載金屬Ni具有優(yōu)異的催化表現(xiàn),但Ni基催化劑存在嚴重的積碳和金屬燒結(jié)現(xiàn)象,并且Ni金屬本身具有一定的毒性[12]。而鐵作為負載金屬具有更加豐富的化學(xué)價態(tài),包括Fe0、FeO、Fe2O3,因此具有更好的氧化還原性能。Lahijani等[13]使用浸漬法研究不同負載金屬對開心果殼氣化的影響,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)性能由高到低依次為Na、Ca、Fe、K、Mg、C。Mei等[14]在700 ℃下用稻草、FeCl3·6H2O和尿素制備的Fe—N負載生物炭具有更多官能團、石墨化結(jié)構(gòu)。Li等[15]在不同溫度下通過熱解浸有FeCl3溶液的玉米秸稈制備了改性生物炭,FeCl3在反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)化為FeO和Fe3O4。汪來松等[16]研究了堿/堿土金屬在共氣化過程中的作用機制發(fā)現(xiàn)K元素的活性最高。

鐵負載的生物炭在污染物脫除方面也有廣泛的應(yīng)用,主要應(yīng)用于水中無機污染物及重金屬污染物的脫除。劉美麗等[17]分析了不同碳基nZVI復(fù)合材料去除Cr(VI)的反應(yīng)效能。楊丹等[18]重點闡述了生物炭負載納米零價鐵對水體中的重金屬污染、有機污染及氮磷污染的修復(fù)效果。張光文等[19]研究了鐵基改性生物炭、三氯化鐵、未改性生物炭對砷污染土壤的穩(wěn)定化修復(fù)效果,發(fā)現(xiàn)效果依次降低。王翠平等[20]研究不同價態(tài)的鐵基載氧體與炭黑的反應(yīng)特性,發(fā)現(xiàn)氧化鐵起主要作用。耿莉莉等[21]研究鐵基催化劑對半焦結(jié)構(gòu)的影響,通過比較不同的鐵源發(fā)現(xiàn)在加入Fe(NO3)3后半焦的活性最大。然而使用生物炭基催化劑對焦油或焦油模型化合物直接脫除的研究較少。因此筆者研究活化溫度、活化時間、活化氣氛對生物炭基催化劑的影響,并通過微觀手段研究生物炭與鐵的耦合作用。

1 材料制備及試驗流程

1.1 生物炭的制備和處理

首先將稻殼在120 ℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥12 h,以排盡稻殼本身含有的水分;隨后在管式爐中N2氣氛下進行熱解。管式爐的溫度控制程序設(shè)置如下:初始溫度為60 ℃,升溫速率為20 ℃/min,終止溫度為800 ℃,N2流速為1.5 L/min,800 ℃下停留時間為30 min。將熱解后產(chǎn)物在1 mol/L鹽酸中酸洗并攪拌12 h后置于120 ℃下連續(xù)干燥12 h,產(chǎn)物為生物炭。生物炭元素分析和工業(yè)分析結(jié)果見表1。V為揮發(fā)分(volatile matter),FC為固定碳(fixed carbon),A為灰分(ash),M為水分(moisture)。

表1 生物炭元素分析和工業(yè)分析結(jié)果

1.2 生物炭的水蒸氣活化

稱取一定量的生物炭放入反應(yīng)器爐中,連續(xù)注入N2。爐溫控制程序為起始溫度為30 ℃,升溫速率為10 ℃/min?；罨瘻囟确謩e設(shè)定為700、750、800、850 ℃;活化時間分別設(shè)定為10、20、30、40 min。當(dāng)爐膛達到活化溫度時,水由蠕動泵送入纏有伴熱帶的金屬管中，液態(tài)水在管內(nèi)蒸發(fā)成為水蒸氣,被加熱成氣態(tài)并由N2攜帶進入爐膛。通過改變水流量來控制活性氣氛中的水蒸氣體積分數(shù)。活化結(jié)束待爐內(nèi)自然冷卻后,將活性生物炭取出。

1.3 生物炭基載鐵催化劑的制備

稱取一定量Fe(NO3)3·9H2O,溶解在100 mL去離子水中充分攪拌。稱取1 g活性生物炭與Fe(NO3)3溶液混合并充分攪拌,置于110 ℃烘箱中烘干8 h,最后置于300 ℃的馬弗爐中煅燒3 h獲得鐵負載生物炭。改性后的鐵負載生物炭表示為BC-Fe(x),其中x代表生物炭中鐵的質(zhì)量分數(shù)。

1.4 甲苯脫除試驗

甲苯脫除試驗在小型管式爐中進行，反應(yīng)氣氛為N2,甲苯通過注射泵送入管式爐中，流量為0.1 mL/min,總量控制在1 mL，管式爐升溫速率為10 ℃/min,反應(yīng)溫度為800 ℃。管式爐出口連接3個串聯(lián)的洗氣瓶,每個瓶中含有100 mL氯仿和甲醇的混合溶液,洗氣瓶置于冰水浴中(≤-5 ℃),甲苯脫除試驗裝置如圖1所示。

圖1 甲苯脫除試驗裝置

2 結(jié)果與討論

將生物炭與鐵負載生物炭的物化性質(zhì)進行對比分析,并研究活化溫度、活化時間、水蒸氣體積分數(shù)和負載鐵質(zhì)量分數(shù)對其表面特征的影響。生物炭的表面結(jié)構(gòu)和官能團種類通過BET(Brunner-Emmet-Teller)全自動物理吸附儀、XRD(X-ray diffraction,X射線衍射儀)、FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy,傅里葉紅外光譜儀)和SEM(scanning electron microscope,掃描電鏡)得到。

2.1 活化條件對生物炭樣品微觀特征的影響

活化溫度、活化時間、活化氣氛對生物炭微觀結(jié)構(gòu)的比表面積、增長率及最可幾孔徑的影響如圖2～4所示。所示。在孔徑微分分布曲線上,一般存在一個峰值,這個峰值對應(yīng)的孔徑稱為最可幾孔徑。它的物理含義是孔容積隨孔徑的變化率最大的孔徑,其代表了被測材料中最發(fā)達的孔徑范圍,是多孔粉體材料的一個重要的特征參數(shù)。相比未活化的生物炭(比表面積為9.22 m2/g),活化處理能顯著提高其比表面積。在設(shè)置的試驗條件下,活化溫度的增加導(dǎo)致生物炭的比表面積不斷增大,但比表面積的增長率呈先增后減的趨勢。這表明活化溫度的提高一方面會增大比表面積,另一方面高溫也會使生物炭表面結(jié)構(gòu)坍塌，最終導(dǎo)致比表面積減小。由圖3(a)可以看出，當(dāng)活化時間為40 min時樣品的比表面積最大，為347.71。因此延長活化時間雖然能獲得更大的比表面積。由圖4(a)可知水蒸氣體積分數(shù)對比表面積的影響較為復(fù)雜,比表面積的變化幅度較小(250.39～277.84 m2/g)。當(dāng)水蒸氣體積分數(shù)較低時提高水蒸氣體積分數(shù)對比表面積的增大有積極的影響;當(dāng)水蒸氣體積分數(shù)較高時,反而出現(xiàn)負增長。因此,水蒸氣的加入能有效增大生物炭的比表面積,但僅改變水蒸氣體積分數(shù)對比表面積的影響并不顯著。

圖2 活化溫度對比表面積、增長率及最可幾孔徑的影響

圖3 活化時間對比表面積、增長率及最可幾孔徑的影響

圖4 活化氣氛對比表面積、增長率及最可幾孔徑的影響

出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因與水蒸氣活化生物炭的反應(yīng)機理有關(guān)。活化過程主要通過下述反應(yīng)進行:一方面,水蒸氣與活性中心Cf(表面自由的碳位點)反應(yīng)完成活化過程;另一方面,水蒸氣被分解成CO2和H2會抑制C的氣化。H2與C表面反應(yīng),產(chǎn)生表面含氫絡(luò)合物封閉和鈍化活性位點,完全解吸需要1 500 ℃。因此在水蒸氣體積分數(shù)為20%時,水蒸氣首先與碳表面反應(yīng)形成表面氧化物C(O),C(O)再形成CO和CO2,再通過水煤氣反應(yīng)生成H2,H2和水蒸氣爭奪表面活性位點從而抑制了活化效應(yīng)。

由圖2～4可知,經(jīng)過活化處理之后生物炭的孔徑分布主要集中在介孔范圍(2～50 nm)。由圖2可知,隨溫度的升高最可幾孔徑的峰高在不斷增大,說明介孔的數(shù)量在不斷增加;由圖3可知,當(dāng)活化時間延長至40 min時峰高很低,這說明延長活化時間可能會導(dǎo)致孔隙的坍塌現(xiàn)象;由圖4可知,改變水蒸氣體積分數(shù)對峰高影響很小,對介孔的數(shù)量影響很小,這與改變水蒸氣體積分數(shù)對比表面積的影響結(jié)果相符。

吸附脫附曲線能幫助判斷樣品的主要孔徑、孔的可能形貌、孔徑均勻性及孔道連通性等?；罨幚韺ι锾康奈?脫附曲線有較大的影響,不同活化溫度下生物炭的吸附-脫附曲線如圖5所示。當(dāng)活化溫度為700 ℃和750 ℃時,吸附-脫附曲線沒有閉合;當(dāng)活化溫度為800 ℃與850 ℃時,脫附曲線的滯后明顯減弱。這表明在活化溫度為700 ℃和750 ℃時生物炭材料本身的孔道結(jié)構(gòu)比較特殊,樣品孔道類似于墨水瓶結(jié)構(gòu)或非剛性孔,前部開口較小后部比較大,再脫附時無法脫附干凈;如果孔為柔性孔,氮氣吸附后,孔徑縮小,不好脫附。在活化溫度為850℃、低飽和壓力情況下，吸附-脫附達到平衡,而在相對壓力接近飽和時未達到平衡,這符合H3型滯后環(huán)的特征。這一方面說明活化溫度的提高能帶來更好的活化效果,另一方面也說明活化溫度的升高會導(dǎo)致更多的狹縫狀孔洞。

圖5 不同活化溫度下生物炭的吸附-脫附曲線

不同活化氣氛下生物炭的吸附-脫附曲線如圖6所示。由圖6可知,水蒸氣體積分數(shù)對吸附-脫附曲線的影響不顯著。在水蒸氣體積分數(shù)為20%時,吸附-脫附曲線的不閉合現(xiàn)象更為明顯。通過對比水蒸氣體積分數(shù)分別為5%、10%和15%的吸附-脫附曲線發(fā)現(xiàn)，這3組變量的吸附-脫附曲線形狀改變不大，可以推斷在低體積分數(shù)范圍內(nèi)生物炭材料受水蒸氣體積分數(shù)的影響較小。在水蒸氣體積分數(shù)為20%時出現(xiàn)類似H3型滯后環(huán)的特征,但在低飽和壓力下吸附-脫附曲線不閉合的情況更加嚴重,這表明水蒸氣體積分數(shù)的提高有利于狹縫狀孔的出現(xiàn),同時也有利于前部小后部大的水瓶狀孔的出現(xiàn)。此外，改變水蒸氣體積分數(shù)對生物炭樣品的吸附量影響很小,結(jié)合比表面積的結(jié)果可以推斷出水蒸氣活化對生物炭是有效果的,但僅改變水蒸氣體積分數(shù)對改善活化效果的意義不大。

圖6 不同活化氣氛下生物炭的吸附-脫附曲線

不同活化時間下生物炭的吸附-脫附曲線如圖7所示。相比活化溫度變量和活化氣氛變量,活化時間變量的吸附-脫附曲線顯然都具有良好的閉合性,且隨活化時間的延長閉合性更好?；罨瘯r間20 min時表現(xiàn)出典型的H3型滯后環(huán)特征,在活化時間10、30 min處的吸附等溫曲線類似于國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)定義的Ⅰ型。Ⅰ型等溫線通常被認為是在微孔或者單層吸附的標志,也有可能是具有孔徑尺寸非常接近微孔的介孔材料。另外,隨著活化時間的增加，生物炭樣品的吸附量得到了很大程度的提高,但活化時間30 min和40 min的最大吸附量差距不大。結(jié)合BET比表面積結(jié)果來看由30 min增加到40 min時比表面積略微提高,但此時對多孔材料而言其吸附能力在30 min時已接近飽和。

圖7 不同活化時間下生物炭的吸附-脫附曲線

總的來看,活化溫度變量能極大地影響生物炭吸附-脫附曲線是否閉合;活化時間變量能保證生物炭吸附-脫附曲線的閉合性,并且對吸附量有較大的影響;水蒸氣體積分數(shù)變量在高體積分數(shù)時會導(dǎo)致生物炭吸附-脫附曲線再度不閉合,但對吸附量的影響程度很低。

為更好地研究活化處理對生物炭的影響,本研究對不同活化條件下的樣品進行FTIR分析，結(jié)果如圖8所示。所有樣品在約1 100 cm-1和3 430 cm-1處都有尖銳的衍射峰。在3 430 cm-1波長處的寬波段通常被認為是活化后樣品中存在大量的酚羥基或羧酸。而在1 600 cm-1處羰基特征吸收峰附近,峰面積較小,這說明酸性羧基含量非常低,存在許多酚羥基。此外,1 100 cm-1處的峰可以追溯到C—O的伸縮振動,這表明可能存在酯、醚和醇。800 cm-1的特征峰被認為是1,4-取代苯環(huán)。

圖8 不同活化條件下的FTIR結(jié)果

在活化過程中，水蒸氣作為氧化劑在生物炭表面引入了含氧官能團。從FTIR結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，活化后生物炭表面的酚和羥基官能團吸光率增加,親水性得到改善。除活化時間30 min生物炭外,其余活化條件下制備的生物炭在1 100 cm-1處的吸光率表現(xiàn)出極大的提高。活化時間30 min生物炭樣品的含氧官能團的數(shù)量與未活化生物炭樣品相似,這是因為在較高溫度下新生官能團的置換有限。過長的活化時間將加大生物炭的質(zhì)量損失,活性芳香結(jié)構(gòu)的耗盡會導(dǎo)致生物炭鈍化,這些負面效應(yīng)會抵消水蒸氣活化的積極作用?；罨瘻囟鹊纳哂欣? 100 cm-1和3 430 cm-1處吸光率的增加,這表明活化溫度的升高能夠促進C—O和—OH官能團的生成。

掃描電鏡可以觀察生物炭的表面形貌,活化處理對生物炭表面結(jié)構(gòu)的影響如圖9所示。未活化生物炭樣品的孔隙結(jié)構(gòu)不明顯、孔結(jié)構(gòu)不均勻、孔徑小且?guī)缀醪淮嬖诶w維狀管狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過活化處理后,生物炭表面被破壞,有豐富的可見孔隙。在700 ℃時生物炭表面孔較多、孔隙較大,觀察到纖維狀結(jié)構(gòu)。在800 ℃下生物炭表面布滿孔隙結(jié)構(gòu),纖維狀結(jié)構(gòu)更加明顯。相應(yīng)地,在較高的活化溫度下,生物炭的體積收縮越劇烈,坍塌越嚴重。水蒸氣活化可以顯著改變表面結(jié)構(gòu)，隨著水蒸氣體積分數(shù)的增加,孔結(jié)構(gòu)更加豐富,但纖維結(jié)構(gòu)被破壞。活化時間對表面結(jié)構(gòu)影響明顯，活化時間為30 min時,孔徑增大、管狀結(jié)構(gòu)保持明顯且表面褶皺增多。

圖9 活化處理對生物炭表面結(jié)構(gòu)的影響

2.2 鐵負載處理對生物炭樣品微觀性質(zhì)的影響

為了更好地研究鐵負載帶來的影響,鐵負載處理將建立在已經(jīng)活化后的生物炭上。選用在活化溫度為800 ℃、活化時間10 min及活化氣氛為15%水蒸氣體積分數(shù)下制得的生物炭樣品進行鐵負載處理。在浸漬鐵負載方法中最后一步需要在馬弗爐中煅燒,煅燒溫度定為300 ℃。負載鐵的質(zhì)量分數(shù)選為1%、4%、7%和10%。不同質(zhì)量分數(shù)鐵負載下生物炭的比表面積與最可幾孔徑變化趨勢如圖10所示。相比負載之前的生物炭(比表面積為277.84 m2/g),負載后的比表面積在多數(shù)情況下明顯增加。這歸因于煅燒過程能促使生物炭材料內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。負載鐵量對比表面積的影響呈先增后減的趨勢,這可能是由于鐵元素引入后生成的金屬顆粒雖然能夠促進碳的化學(xué)反應(yīng)以擴張比表面積,但是當(dāng)鐵質(zhì)量分數(shù)過高時金屬顆粒也會進入生物炭的孔洞和管道并產(chǎn)生一定的堵塞效應(yīng)。從最可幾孔徑來看,鐵負載后生物炭樣品的最可幾孔徑由負載前的3.76 nm減小到1.97 nm左右,這表明鐵元素的引入會促使生物炭生成更多的微孔。

圖10 不同質(zhì)量分數(shù)鐵負載下生物炭的比表面積與最可幾孔徑變化趨勢

不同質(zhì)量分數(shù)鐵負載下生物炭的吸附-脫附曲線如圖11所示,負載處理顯然沒有對生物炭吸附-脫附曲線的形態(tài)造成影響。所有負載的生物炭均表現(xiàn)為類似Ⅰ型的吸附等溫線,這表明生物炭樣品負載鐵后會存在微孔結(jié)構(gòu),與最可幾孔徑結(jié)果相符合。從吸附量上看鐵負載的質(zhì)量分數(shù)較低時提高其質(zhì)量分數(shù)能夠增加吸附量;在質(zhì)量分數(shù)較高時繼續(xù)提高則會導(dǎo)致吸附量的下降。

圖11 不同質(zhì)量分數(shù)鐵負載下生物炭的吸附-脫附曲線

圖12 鐵負載生物炭的FTIR結(jié)果

XRD能觀測到樣品的結(jié)晶性及判斷晶體物質(zhì)。對鐵負載生物炭樣品進行XRD測試并根據(jù)標準物質(zhì)圖譜后發(fā)現(xiàn),鐵引入生物炭后主要以Fe2O3晶體形式存在,鐵負載生物炭XRD結(jié)果分析如圖13所示。

圖13 鐵負載生物炭XRD結(jié)果分析

鐵負載生物炭SEM結(jié)果如圖14所示。隨著鐵的加入,表面出現(xiàn)了越來越多的孔洞,這是由于碳材料內(nèi)部活化劑的化學(xué)反應(yīng)造成的,外表面孔洞的豐度與比表面積呈正相關(guān)。同時,負載的碳材料表面逐漸變得粗糙,附著更多的小顆粒,在一定程度上形成了阻塞。鐵負載后,金屬化合物分散在生物炭表面和生物炭孔道上。

圖14 鐵負載生物炭SEM結(jié)果

2.3 甲苯脫除試驗驗證脫除效率

在進行甲苯脫除試驗之前,對系統(tǒng)的甲苯收集率以及在反應(yīng)溫度下甲苯的熱解效率進行了測試。甲苯的收集效率在溫度為300 ℃下進行,以保證甲苯始終以氣態(tài)經(jīng)過整套反應(yīng)收集系統(tǒng)。經(jīng)測試甲苯的收集率為94.37%。在800 ℃下進行了甲苯熱解效率的測試,發(fā)現(xiàn)甲苯被收集到約98.13%。上述結(jié)果說明，本套試驗系統(tǒng)能夠滿足試驗要求。

不同反應(yīng)溫度下的甲苯脫除效率的影響如圖15所示,生物炭在經(jīng)過活化后對甲苯的脫除效率均超過70%?；罨瘻囟葘妆降拿摮视姓虻姆e極影響,隨溫度的升高,脫除效率從70.4%提高到76.26%。一方面,升溫導(dǎo)致比表面積增加,大孔結(jié)構(gòu)利于金屬元素分散均勻,促進甲苯分子向催化劑內(nèi)表面轉(zhuǎn)移;另一方面,表面氧含量和含氧官能團的增加可以提高吸附力、促進催化過程,甲苯在材料表面更易被吸附和分解。活化時間對甲苯脫除效率也具有正向的積極作用。盡管活化時間的延長會導(dǎo)致生物炭樣品含氧官能團的減少,但更大的比表面積及更大的吸附量(圖5、圖10)仍使得生物炭對甲苯表現(xiàn)出更高的脫除能力,脫除效率由74.47%上升至83.54%。結(jié)合水蒸氣體積分數(shù)對比表面積和吸附量的影響很小及活化氣氛變量組的脫除效率基本上不變,可以推斷在甲苯脫除過程中物理吸附作用占主導(dǎo)地位。

圖15 生物炭對甲苯脫除效率的影響

鐵的引入能進一步提高脫除效率,其效率與鐵的質(zhì)量分數(shù)有關(guān)。在試驗條件下,最高的脫除效率出現(xiàn)在負載鐵質(zhì)量分數(shù)為4%時,脫除效率達94.13%。由圖12可知,鐵負載質(zhì)量分數(shù)為4%和7%的比表面積相差甚微,但在最終對甲苯的脫出效率上,鐵負載質(zhì)量分數(shù)4%比鐵負載質(zhì)量分數(shù)7%的生物炭脫除效率高出近兩成。另外鐵負載質(zhì)量分數(shù)10%的生物炭比表面積(264.49 m2/g)低于未負載鐵生物炭比表面積(277.84 m2/g),但脫除效率反而更大(75.23%>74.47%)。這表明鐵的引入能在甲苯脫除過程中產(chǎn)生新的作用力,并且這種作用力能彌補因比表面積小而帶來的劣勢。

3 結(jié) 語

活化處理和鐵負載處理能使生物炭具備更高的甲苯脫除效率。在試驗條件下活化溫度升高和活化時間延長對甲苯脫除有促進作用,活化氣氛對脫除效率的影響甚小。在未負載鐵的情況下,對甲苯的脫除主要依靠多孔材料本身的比表面積和吸附特性,物理吸附占主導(dǎo)地位;在鐵負載的情況下,除多孔材料的物理吸附外還產(chǎn)生了新的作用力,并且這種作用力能彌補由于比表面積小而產(chǎn)生的物理吸附能力弱的問題。然而有關(guān)鐵負載處理產(chǎn)生的新脫除作用及鐵和生物炭的耦合作用還有待進一步深入研究。