Biochar는 바이오 매스 열분해에서 나오는 탄소가 풍부한 제품입니다. Biochar는 (i) 토양 비옥도 개선, (ii) 탄소 격리 향상 및 (iii) 토양 치료를 선호 할 수있는 큰 잠재력으로 인해 큰 관심을 불러 일으켰습니다.
바이오 숯의 적용은 주로 표면 기능 그룹, 특히 독성 금속의 고정화 (중금속이 아님; 아래 상자 참조)를 의미합니다.
예를 들어, Pourret and Houben (2018)에 의해 검토 된 바와 같이, Biochar는 주로 바이오 숯 입자의 표면에서 히드 록실 및 카르 복실 그룹과 AL의 복합화로 인해 알루미늄 (AL)에 결합 할 수있다. 마찬가지로, Biochar는 산소 함유 카르 복실, 하이드 록실 및 페놀 기능성 표면기를 사용하여 구리 (Cu) 및 납 (PB)을 흡수 할 수 있습니다. 그러므로 바이오 숯의 적용에 대한 표면 반응성을 이해해야합니다.
바이오 숯의 기능적 그룹을 특성화하기 위해 분석적 접근법이 자주 사용되었다; 여기에는 푸리에 변환 적외선 분광법 (FTIR) 또는 핵 자기 공명 분광법이 포함됩니다. 그러나, 이러한 기술은 과학자들이 다양한 조건 하에서 각 기능 그룹이 금속 결합에 어느 정도에 기여하는지를 결정할 수 없다. 유기 물질에 대한 초기 연구는 카르 복실 및 페놀 부위에 대한 금속 결합이 수성 상에서 pH 및 이온 강도에 크게 의존한다는 것을 보여 주었다.
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이들 유기 물질의 특성화는 또한 카르 복실 그룹이 일반적으로 낮은 금속 친화력 부위를 나타내는 반면, 페놀 그룹은 높은 친 화성을 갖는다는 것을 강조했다. 따라서 다양한 조건 (즉, pH 및 이온 강도)에서 바이오 숯에 의한 각 유형의 그룹 (즉, 카르 복실 및 페놀)의 행동 및 상대적 기여를 이해하는데 (즉, pH 및 이온 강도) (i) 바이오 char와의 금속 결합에 대한 통찰력을 얻는 데 중요합니다.
유기 화합물에 의한 희토류 요소 (REE) 흡착의 상대 분포 (이하 패턴으로 설명)를 분석하는 것은 이들 유기 물질의 표면 반응성을 특성화하기위한 출현 접근법이되었다. 이 연구에서 우리는 14 개의 안정적인 란타 나이드 (LA에서 LU까지)를 매우 유사하고 일관된 화학적 특성을 나타내는 그룹을 형성하는 희토류 요소로만 고려합니다. 특정 특성으로 인해 유기 물질과 수용액 사이의 REE 분할 계수 (바이오 숯과 같은 고체에 의한 잠재적 용해 금속 흡착을 추정하는 데 사용)는 결합 부위의 이질성 (즉, 기능 그룹 특성)에 매우 민감합니다.
.유기 물질 표면의 주요 결합 부위의 유형에 따라 특정 파티션 계수 패턴이 발생합니다. 예를 들어, 로그 분할 계수 패턴은 Carboxylic 부위에서 REE 결합이 발생할 때 중간 REE (MREE) 하향 오목을 나타낸다. 반대로, 페놀 그룹에 대한 REE 결합은 LA에서 LU로 정기적으로 증가하는 로그 분할 계수 패턴을 초래한다. 이러한 결과는 추적자로서 REE를 사용하여 카르 복실, 페놀 성 또는 킬레이트 기능 그룹 중 어느 것이 다양한 환경 조건 하에서 유기 물질에 금속 결합에 연루되는지를 결정할 수 있습니다.
.Pourret and Houben 's Study (2018)는 다양한 pH 및 이온 강도 하에서 Biochar에 대한 금속 결합 부위의 성질과 역할을 더 잘 이해하기 위해 유기물과의 상호 작용에 대한 이전 연구를 기반 으로이 새로운 접근법을 개발했습니다.
Biochar에 대한 희토류 요소 흡착은 배치 실험 (pH 3 내지 9에서 10mol/L ~ 10mol/L)을 사용하여 분석되었다. 희토류 요소 패턴은 5 미만의 pH에서 중간 ree (MREE) 하향 오목을 나타내고, 염분 조건 (즉, 10 mol/L)을 대표하는 이온 강도를 나타냈다. 이러한 REE 패턴은 유기 물질과의 REE 결합을 정량화하는 현재 데이터 세트와 일치합니다. 확실히, Ree-Biochar 패턴에 의해 나타나는 Mree 하향 오목성은 다양한 유기 물질 (예 :Humic Acids, Acetate 등)과 Ree 패턴과 일치합니다.
패턴 모양을 비교할 때의 유사성 덕분에 카르복실산 그룹이 Biochar의 주요 Ree- 결합 부위라는 사실을 강조하는 데 도움이됩니다. 결국, pH 및 이온 강도가 증가 할 때 바이오 숯으로의 금속 결합 강도는 증가한다. 바이오 숯은 우세 중립 pH에서 장기 금속 고정화 및 상대적으로 높은 이온 강도에 더 효율적임을 시사한다. 이 결과는 종종 모델링을 사용하여 추가로 확인되었으며 결론을 확인했습니다.
바이오 숯 표면 반응성 거동에 대한 세부 사항을 제공하지 않는 FTIR과 같은 기술과는 달리, Ree- 유기 물질 상호 작용에 대한 이전 연구에 근거한 현재의 기여는 다양한 조건 (즉, 다양한 pH 및 이온 강도)에서 바이오 숯에 금속 결합 부위의 상대적 분포를 설명하는 첫 번째 고군분투였습니다. 우리의 결과는 환경 조건이 바이오 숯에 흡착 된 금속의 양뿐만 아니라 금속 바이오 숯 결합 강도 및 안정성에도 영향을 미친다는 것을 명시합니다. 자세한 내용으로, pH 및 이온 강도가 증가 할 때 바이오 숯으로의 금속 결합의 강도는 증가한다. 실제로, 이러한 결과는 장기적으로 금속 흡착제로서 Biochar를 사용하는 데 큰 영향을 미칩니다. 우리의 연구는 또한 Biochar를 포함한 셔빙 매트릭스에 금속 결합 부위의 특성화를위한 지문으로 Rees의 큰 잠재력을 강조합니다.
.이러한 결과는 최근 저널 heliyon 에 게재 된 지문으로 희토류 요소를 사용하여 희토류 요소를 사용하여 금속 결합 부위의 Biochar 특성화라는 제목의 기사에 설명되어 있습니다. . 이 작품은 Unilasalle의 Olivier Pourret과 David Houben이 수행했습니다.
