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近年来,农林废弃物制备生物炭的技术在我国已经进行了广泛的研究,并取得了一定的进展,生物炭应用领域主要包括土壤改良、废水处理、废气治理等。然而,目前普遍缺乏对生物炭中伴生性挥发性有机化合物(VOCs)的研究,特别是有毒有害物质的关注。本研究利用实验室自制热裂解反应器制备了十种生物质炭,其中包括稻壳炭、水稻秸秆炭、玉米秸秆炭、玉米芯炭、菌菇炭、白松炭、樟子松炭、竹柳炭、梧桐落叶炭和银杏落叶炭。比较了不同生物质炭的理化性质和表面特性,研究了经活化后稻壳炭的表面特性,并利用热解析仪和气相色谱-质谱联用仪建立了生物炭伴生性VOCs的检测方法,比较分析了各种生物炭伴生性VOCs浓度水平及其组分特征。结果如下:(1)不同热解条件对生物炭理化性质与表面特性均具有明显影响,其理化性质主要体现在灰分、固定碳、pH和比表面积均随热解温度的升高而增加,而产率、挥发分则随温度的升高而减少;其表面特性主要体现在生物炭孔径结构得到发展,十种生物质炭比表面积最小是玉米秸秆炭,最大是稻壳炭。(2)与未活化稻壳炭相比,活化稻壳炭灰分增加,碱性增强,碳、钾、钙、镁、重金属(铅、镉、砷、汞、铜、锌、铁和锰)和阳离子含量增加,而氮、磷、硫含量减少;孔径结构得到了丰富的发育,比表面积和微孔容增大。(3)利用热解析仪和气相色谱-质谱联用仪,建立了生物炭16种伴生性VOCs的测定方法。标准曲线R2值为0.9910-0.9985,方法检出限和和定量检出限分别为9.49E-04-1.08E-03 μg/tube 和 7.40E-04-1.03E-03μg/tub,回收率为 81.42%-118.80%,精密度为 9.75%-24.24%,热解析率为 94.56%-100.00%。(4)十种生物质炭伴生性Σ16VOCs含量从低到高依次为稻壳炭、竹柳炭、水稻秸秆炭、白松炭、玉米芯炭、白松炭、菌菇炭、玉米秸秆炭、梧桐落叶炭和银杏落叶炭。其中苯系物平均占比最大,以苯和甲苯为主。(5)不同裂解温度对稻壳炭伴生性∑16VOCs浓度具有显著影响。裂解温度为300℃时,伴生性∑16VOCs浓度最低,而裂解温度为700℃时,伴生性Σ16VOCs浓度最高,与比表面积随温度变化结果一致。随裂解温度升高,苯系物占比增加,苯含量增加,而甲苯含量降低。