（环境科学专业论文）加拿大一枝黄花活性炭制备及其cdⅡ吸附性能的研究.pdf

加拿大一枝黄花活性炭制备及其c d 吸附性能的研究 学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论 文被查阅或借阅 本人授权可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和 汇编本学位论文 保密口 在 年解密后适用本版权书 本学位论文属于 不保密 学位论文作者签名 琴糙一 目期 fi i 十庄 1 月舀 日 加拿大一枝黄花活性炭制备及其c d 吸附性能的研究 加拿大一枝黄花活性炭制各 及其c d i i 吸附性能的研究 捅斐 加拿大一枝黄花是一种外来入侵植物 因其繁殖力强而迅速扩散蔓 延 已严重威胁到我国农业生产 绿化及生态环境 在我国长三角地区 受害程度尤为严重 其产量具有相当大的规模 加拿大一枝黄花的主要 成分为纤维素和木质素 是一种优良潜在的活性炭制备前躯体 将其作 为活性炭生产的原料可降低制造活性炭成本 又能有效减少固体废弃 物 降低环境压力 针对电加热法升温缓慢 活化时间长等缺陷 本论 文以加拿大一枝黄花为原料 k o h 为活化剂 分别采用微波活化法与 电加热法制备活性炭 考察其吸附性能的差异 并应用生命周期评价方 法对两种加工过程进行能耗与碳排放方面的环境影响研究 在活性炭的制备过程中 通过对原料热重分析 确定了碳化温度为 4 0 0 碳化时间选择9 0m i n 活化阶段使用微波加热和电加热两种方 式 分别确定了两种加热方式的最佳工艺条件 微波法最佳工艺条件为 碱碳比2g g 辐射时间6m i n 及微波功率7 0 0w 最佳条件下制备的活 性炭亚甲基蓝吸附值 碘吸附值及活化产率分别为3 0 2 4m g g 1 4 7 0 3 m g g 及5 3 8 电加法最佳工艺条件为碱碳比3 g 活化温度 8 0 0 及活化时间9 0m i n 最佳条件下制各的活性炭亚甲基蓝吸附值 碘吸附值及活化得率分别为4 3 6 5m g g 21 5 3 6m g g 和4 6 9 在7 7 k 下 用比表面积测定仪测定了活性炭的n 2 吸附一脱附等温线 通过b e t 法计算其比表面积 孔容和孔径 分析了h k 微孔分布和d f t 全孔分布 两种方法制备的活性炭与国药相比 微波法活性炭 m w a c 具有更多的微孔容量 电加热法活性炭 e t a c 具有更大的比表面积 加拿大一枝黄花活性炭制备及其c d 吸附性能的研究 采用扫描电子显微镜 s e m x 射线衍射分析仪以及红外光谱仪对两 种工艺最佳条件下制备的活性炭和国药活性炭进行了表征 分析其表面 形貌 微观结构及表面化学官能团等 以最佳条件下制备的m w a c 和国药活性炭 g y a c 为吸附剂 处理模拟水溶液中的镉离子 研究活性炭投加量 溶液初始浓度 溶液 初始p h 及吸附时间对活性炭吸附量的影响 分别采用l a n g m u i r 和 f r e u n d l i c h 吸附等温线方程对实验数据进行分析 结果表明l a n g m u i r 等 温线能较好地描述镉离子在活性炭上的吸附平衡 应用准一级和准二级 吸附动力学模型分析了实验数据 结果表明准二级动力学模型能更好地 描述吸附过程 论文探讨了活性炭的循环使用 利用微波再生法进行活性炭的再 生 研究微波功率 微波辐射时间及酸度对活性炭再生的影响 确定最 佳工艺条件为微波功率7 0 0w 辐射时间5r a i n 及酸度p h 为2 此时再 生后的活性炭相对初始活性炭的吸附量约为9 7 最后 通过生命周期评价软件g a b i4 考察了两种活性炭制备过程 对能耗和碳排放等的影响 分析结果显示微波法对环境的影响明显优于 电加热法 而电加热法之所以对环境影响大 是因为在活化阶段的电消 耗及活化剂用量大 总之 本论文提出了加拿大一枝黄花资源化的新途径 微波活化法 制备活性炭工艺相对电加热法可以提高活性炭制备的效率 节约能源 减少环境污染 制备的活性炭具有更多微孔结构 具有更大吸附量 将 其用于处理重金属废水 可以回收贵重金属 也可以降低重金属对环境 和人体的危害 关键词 加拿大一枝黄花 活性炭 微波活化 镉离子 吸附 生命周 期评价 i i 加拿大一枝黄花活性炭制备及其c d h 吸附性能的研究 p r e p a r a t i o no fa c t i v a t e dc a r b o nf r o ms o l i d a g oc a n a d e n s i s a n di t sa d s o p t i o np e r f o r m a n c ef o rc d i i a b s t r a c t s 0 1 i d a g oc a n a d e n s i s s c i sa ni n v a s i v ep l a n tw h i c hr e p r o d u c e sp r o l i f i c a l l ya n ds p r e a d sr a p i d l y i t c o m e st ob eas e r i o u st h r e a tt oa g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n a f f o r e s t a t i o na n de c o l o g i c a le n v i r o n m e n to f o u rc o u n t r y e s p e c i a l l yi nt h ey a n g t z er i v e rd e l t ar e g i o n t h em a j o rc o m p o n e n t so fs ca r ec e l l u l o s e a n dl i g n i n w h i c ha r eag o o dp o t e n t i a lp r e c u r s o rf o ra c t i v a t e dc a r b o r l a c t h i sw i l ln o to n l yp r o v i d e ac h e a pr a wm a t e r i a lf o rp r e p a r a t i o no fa c b u ta l s oh e l pt od e a lw i t ht h es o l i dw a s t ec h a l l e n g ei n c h i n a c o n s i d e r i n gt h ee l e c t r i ch e a t i n gs l o w l ya ta c t i v a t i o np e r i o d i nt h i sp a p e r t h ea c sm a d ef r o m s cu t i l i z i n gm i c r o w a v ea c t i v a t i o nm e t h o da n de l e c t r i ch e a t i n gm e t h o d r e s p e c t i v e l y a n dk o ha s a c t i v a t i n ga g e n t a n dt h e nt h ed i f f e r e n c e so fa d s o r p t i o np r o p e r t i e sb e t w e e nt h et w oa c sw e r e i n v e s t i g a t e d t h ee n v i r o n m e n t a li m p a c t so fe n e r g yc o n s u m p t i o na n dc a r b o ne m i s s i o n s f o rb o t h a c t i v a t i o nm e t h o d sw e r ee v a l u a t e db yl i f ec y c l ea s s e s s m e n t i nt h ep r o c e s so fp r e p a r a t i o no fa c t i v a t e dc a r b o n s t h ec a r b o n i z a t i o nt e m p e r a t u r eo ft h er a w m a t e r i a lw a sd e t e r m i n e df o r4 0 0 t h r o u g ht h e r m o g r a v i m e t r i ca n a l y s i s a n dc a r b o n i z a t i o nt i m ew a s s e l e c t e d9 0m i n i nt h ea c t i v a t es t a g e m i c r o w a v eh e a t i n ga n de l e c t r i c a lh e a l i n gw e r ea p p l i e d a n dt h e o p t i m u mc o n d i t i o n so ft h et w ok i n d sh e a t i n gm o d ew e r ed e t e r m i n e d r e s p e c t i v e l y m i c r o w a v eh e a t i n g r e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h eo p t i m u mc o n d i t i o n sw e r et h er a t i oo fk o h c2g 绝 m i c r o w a v er a d i a t i o n t i m e6m i na n dm i c r o w a v ep o w e r7 0 0w t h ea d s o r p t i o na m o u n to fm e t h y l e n eb l u ea n di o d i n e t h e a c t i v a t i o ny i e l da n dt h es u r f a c ea r e ao fa cp r e p a r e df r o mo p t i m u mc o n d i t i o n sb ym i c r o w a v eh e a t i n g m e t h o dw e r e3 0 2 4m r g 1 4 7 0 3m r g 5 3 8 a n d1 8 8 8m 2 憾r e s p e c t i v e l y e l e c t r i c a lh e a t i n gr e s u l t s i n d i c a t e dt h a tt h eo p t i m u mc o n d i t i o n sw e r et h er a t i oo fk o h c3g g a c t i v a t i o nt i m e9 0m i na n d a c t i v a t i o nt e m p e r a t u r e8 0 0 t h ea d s o r p t i o na m o u n to fm e t h y l e n eb l u ea n di o d i n e t h ea c t i v a t i o n y i e l da n dt h es u r f a c ea r e ao fa cp r e p a r e df r o mo p t i m u m c o n d i t i o n sb ye l e c t r i c a lh e a t i n gm e t h o dw e r e 4 3 6 5m g g 215 3 6m e d g 4 6 9 a n d2 215m 2 g r e s p e c t i v e l y t h ea c sh a v eb e e nc h a r a c t e r i z e db ym e a n so fl o wt e m p e r a t u r en 2a d s o r p t i o n d e s o r p t i o n s p e c i f i cs u r f a c ea r e a p o r ev o l u m ea n dp o r es i z ed i s t r i b u t i o nw e r ec a l c u l a t e dt h r o u g hb e tm e t h o d m i c r o p o r ed i s t r i b u t i o na n df u l l b o r ed i s t r i b u t i o nw e r ea n a l y s e db yh i m e t h o da n dd f tm e t h o d r e s p e c t i v e l y t h es u r f a c ep h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so ft h ea c sh a v eb e e nc h a r a c t e r i z e db y m e a n so fs e m x r d a n df t i rs p e c t r a a c t i v a t e dc a r b o nm w a cw h i c hw a sp r e p a r e db ym i c r o w a v em e t h o da n dg y a c ac o m m e r c i a l l y a v a i l a b l ea c w e r eu s e da sr a wm a t e r i a lt oa d s o r bc a d m i u mi o ni na q u e o u ss o l u t i o n t h ee f f e c t so f a cd o s i n gq u a n t i t y s o l u t i o ni n i t i a lc o n c e n t r a t i o n s o l u t i o ni n i t i a lp ha n da d s o r p t i o nt i m eo nt h e c a r b o na d s o r p t i o nq u a n t i t yw e r es t u d i e d t h ee x p e r i m e n t a ld a t aw e r ea n a l y z e dw i ml a n g m u i ra n d f r e u n d l i c ha d s o r p t i o ni s o t h e r m a le q u a t i o n s w h i c hs h o w e dt h a tl a n g m u i ri s o t h e r mc a nb e t t e r i i i 加拿大一枝黄花活性炭制备及其c d 吸附性能的研究 d e s c r i b ea d s o r p t i o ne q u i l i b r i u mo fc a d m i u mi o no na c t h ee x p e r i m e n t a ld a t aw e r ea l s oa n a l y z e db y p s e u d o f i r s to r d e ra n dp s e u d o s e c o n do r d e rd y n a m i ca d s o r p t i o nm o d e l w h i c hi n d i c a t e dt h a t p s e u d o s e c o n do r d e rd y n a m i cm o d e lc a nb e t t e rf i ta d s o r p t i o nc u r v e t h ea cr e g e n e r a t i o nw i t hm i c r o w a v er e g e n e r a t i o nm e t h o dw a ss t u d i e d t h er e s u l ts h o w e dt h a t m i c r o w a v ep o w e r m i c r o w a v ei r r a d i a t i o nt i m ea n da c i d i t yh a dl a r g ea f f e c t i o no na c r e g e n e r a t i o n t h e o p t i m u mp r o c e s sc o n d i t i o ni sm i c r o w a v ep o w e ri s7 0 0 w m i c r o w a v ei r r a d i a t i o nt i m e5 m i na n d a c i d i t yp h2 t h ea d s o r p t i o na m o u n to f r e g e n e r a t e da cr e l a t i v e l yt oi n i t i a la c t i v a t e dc a r b o nw a sa b o u t 9 7 t h el i f ec y c l ea s s e s s m e n tr e s u l t so ft h ep r o c e s so ft w oa c t i v a t i o nm e t h o d ss h o wt h a tt h e m i c r o w a v em e t h o di ss u p e r i o rt ot h ee l e c t r i ch e a t i n gi ne n v i r o n m e n t a l i m p a c t s t h er e a s o ni st h a tt h e e l e c t r i ch e a t i n gm e t h o dc o n s u m e d m o r ep o w e ra n dn e e d e dm o r ea c t i v ea g e n ti nt h ea c t i v a t i o n p h a s e i ns u m m a r y t h i sp a p e rp r o p o s e dan e w w a yo fu s i n gs o l i d a g oc a n a d e n s i s c o m p a r e dt oe l e c t r i c a l h e a t i n gm e t h o d m i c r o w a v em e t h o dc a ni n c r e a s ee f f i c i e n c y s a v ee n e r g ya n dr e d u c ee n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n t h ea c t i v a t e dc a r b o n sh a v em a n ym i l l i p o r e s w i t hl a r g e ra d s o r p t i o nc a p a c i t y u s i n gt h e a c st ot r e a t h e a v ym e t a lw a s t e w a t e rc a nr e c y c l ep r e c i o u sm e t a l sa n dr e d u c et h eh a r mo fh e a wm e t a l s i nt h ee n v i r o n m e n ta n dt h eh u m a n b o d y k e yw o r d s s o l i d a g oc a n a d e n s i s a c t i v a t e dc a r b o n m i c r o w a v ea c t i v a t i o n c a d m i u mi o n s a d s o r p t i o n l i r ec y c l ea s s e s s m e n t i v l u o l a i s h e n g e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e s u p e r v i s e db yp r o f e s s e rz h o um e i h u a 加拿大一枝黄花活性炭制备及其c d 吸附性能的研究 目录 摘要 i a b s t r a c t i i i 第一章绪论 1 1 1 加拿大一枝黄花研究现状 l 1 1 1 加拿大一枝黄花的生长特性 1 1 1 2 加拿大一枝黄花的危害 2 1 1 3 加拿大一枝黄花的应用现状 3 1 2 活性炭制备研究现状 5 1 2 1 活性炭制备原料 5 1 2 2 制备活性炭的加热方式现状分析 8 1 3 含c d i i 废水处理的研究现状 1 1 1 3 1 含c d i i 重金属废水来源 1 1 1 3 2 含c d i i 重金属废水污染特性 1 1 1 3 3 含c d i i 重金属废水的危害性 1 2 1 3 4 含c d i i 重金属废水处理方法 1 2 1 4 本课题研究的目的意义及主要内容 1 4 1 4 1 研究目的意义 1 4 1 4 2 研究内容 1 5 1 4 3 论文创新点 1 5 1 4 4 研究技术路线 1 6 第二章加拿大一枝黄花活性炭制备与表征 i 实验部分 1 7 2 1 实验材料及主要试剂 1 7 2 1 1 实验材料 1 7 2 1 2 实验试剂及溶液配制 1 7 2 2 实验主要设备及仪器 1 7 2 3 加拿大一枝黄花活性炭的制备 1 8 2 3 1 活性炭制备的工艺 1 8 2 3 2 活性炭制备装置 1 8 2 3 3 活性炭制备方法 2 0 2 4 分析方法 2 0 2 4 1 原料热重分析 2 0 2 4 2 活性炭吸附性能测定 2 0 加拿大一枝黄花活性炭制备及其c d 吸附性能的研究 2 4 3 活性炭活化产率测定 2 1 2 4 4 元素分析 2 卜一 2 4 5p h p z c 测定 2 1 2 4 6 比表面积和孔结构分布分析 2 2 2 4 7 傅立叶缈b f t i r 分析 2 2 2 4 8x 射线衍射 x r d 分析 2 2 2 4 9 扫描电镜 s e m 分析 2 3 第三章加拿大一枝黄花活性炭的制备与表征 i i 结论 2 4 3 1 碳化温度的确定 2 4 3 2 微波加热活化制备加拿大一枝黄花活性炭的研究 2 5 3 2 2 微波功率对活性炭吸附量及产率的影响 2 6 3 2 3 活化时间对活性炭吸附量及产率的影响 2 7 3 3 常规加热活化制备加拿大一枝黄花活性炭的研究 2 8 3 3 1 碱碳比对活性炭吸附量及活化产率的影响 2 8 3 3 2 活化温度对活性炭吸附量和产率的影响 2 9 3 3 3 活化时间对活性炭吸附量和活化产率的影响 3 0 3 4 活性炭的表征 31 3 4 1 工业分析及元素分析 31 3 4 2p h p z c 测定 3 2 3 4 3 活性炭的孔道分析 3 3 3 4 4 红外分析f t i r 4 0 3 4 5x r d 结果 4 3 3 5 本章小结 4 5 第四章活性炭对含c d i i 模拟废水吸附性能的研究 4 7 4 1 实验内容及分析方法 4 7 4 1 1 主要仪器及试剂 4 7 4 1 2 镉废水的配置及镉离子标准曲线绘制 4 7 4 1 3 活性炭吸附容量的测定 4 8 4 1 4 吸附等温线的测定 4 8 4 2 活性炭吸附镉离子最佳工艺条件的研究 4 8 4 2 1 活性炭投加量对吸附的影响 4 9 4 2 2 溶液浓度对吸附量的影响 4 9 4 2 3 溶液p h 对吸附的影响 5 0 4 2 4 时间对吸附量的影响 51 i i t 加拿大一枝黄花活性炭制备及其c d 吸附性能的研究 4 3 吸附等温线研究 5 2 4 4 吸附动力学研究 5 5 4 5 活性炭的再生 5 7 4 5 1 微波功率对活性炭再生能力的影响 5 7 4 5 2 微波时间对活性炭再生能力的影响 5 8 4 5 3 酸度对活性炭再生能力的影响 5 9 4 6 本章小结 6 0 第五章两种活性炭制备过程的生命周期评价 一6 1 5 1 目标和范围的确定 6 2 5 2 清单分析 6 2 5 3 影响评价 一 6 4 5 3 1 影响类型 6 5 5 3 2 特征化 6 5 5 4 使用g a b i4 软件建模 6 6 5 5 两种活性炭制备过程的环境影响评价 6 8 5 5 1 两种活性炭制备过程整个生命周期对环境影响比较 6 8 5 5 2 微波法和电加热法生命周期各阶段g w p 影响比较 6 9 5 6 环境影响改善建议 k 7 0 5 7 本章小结 7 0 第六章结论与建议 7 1 6 1 结论 71 6 2 建议 7 2 参考文献 7 4 攻读学位期间发表的学术论文 8 l 致谢 8 2 i i i 1 绪论 第一章绪论 1 1 加拿大一枝黄花研究现状 加拿大一枝黄花属于外来有害入侵物种 近年来已在我国长江流域以南的大部 分省 市广泛传播扩散 对当地的生态环境和农业生产造成很大的影响 为此 各 地已将加拿大一枝黄花列为外来有害生物防控对象 1 1 但加拿大一枝黄花具有极强 的繁殖能力和空间传播能力 这为防控工作带来极大的难度 2 1 加拿大一枝黄花和 其他植物一样 其枝干主要由纤维素 半纤维素 木质素三种组分构成 因此它可 能具有很广泛的应用价值 1 1 1 加拿大一枝黄花的生长特性 加拿大一枝黄花 s o l i d a g oe a n a d e n s i s 原产于北美 2 0 世纪7 0 年代作为花卉植物 引入我国 现在是我国东南地区的一种常见外来杂草 3 4 1 最初在上海 南京等地栽 培 后来逐渐在野外生长 现已成为我国东南地区一种常见的外来杂草 至今除西 藏 青海和内蒙古等省区以外 全国绝大多数地区都报道有加拿大一枝黄花的存在 充分表明加拿大一枝黄花发生范围的广泛性 5 卅 加拿大一枝黄花主要发生在农田的 抛荒地 建筑工地 房屋周围 各种撂荒地 管理粗放的绿地 果园和废弃地 以 及田边地头 公路两旁 铁道两边 河边 河滩和沟渠边等 7 8 加拿大一枝黄花的 繁殖和生存能力极强 生长势旺 极易成为优势种 与其他物种竞争土壤 养分 水分和空间 逸生之处 引起其他物种退出以至消亡 很快形成单一的种群 近年 来它对物种多样性的威胁已引起社会各界的广泛关注 9 为探讨加拿大一枝黄花生长及繁殖规律 2 0 0 6 2 0 0 8 年在杭州下沙国家级经济 开发区内对自然生长状态下不同密度的加拿大一枝黄花定点进行调查 结果表明 9 0 1 2 0 株 i n 2 的高密度状况下 植株平均株高高于其他密度 最大的差距为5 7 6 c m 6 0 8 0 株 m 2 的中密度下 茎粗最大 达到1 0 3m m 比低密度条件下平均值粗2m m 中密度条件下加拿大一枝黄花叶片的增长数最多 平均日增长量最多达3 4 片 高密 度时加拿大一枝黄花最早开花 分别比中密度 低密度条件下提前约8 和3d 高密 度条件下种子扩散的时间最早 分别比中密度 低密度条件下提前约7 和2d 中密 度条件下平均每株产生种子数量最多 平均种子量达至u 7 7 8 9 6 颗每株 且种子的发 芽率最高 3 1 0 1 1 1 加拿大一枝黄花在每年的3 月中 下旬 日平均气温1 0 5 c 最高气温2 0 c 为 加拿大一枝黄花活性炭制备及其c d 吸附性能的研究 种子出苗起始阶段 4 月上旬到5 月中旬 日平均气温1 8 c 最高气温3 0 c 为最佳 出苗期 气温低于8 c 或高于3 5 c 基本不出苗 处于休眠期 自然条件下近地表 种子出苗率最高 地下超过2c m 的种子一般不出苗 土层深度与加拿大一枝黄花的 出苗率呈负相关 砂培法试验表明 含水量过低或过高对种子的发芽都不利 含水 量在2 5 时发芽率最高 达4 8 6 7 1 2 1 3 加拿大一枝黄花在上海地区的自然条件下 每年从3 月到1 0 月都能萌发 1 4 1 1 1 2 加拿大一枝黄花的危害 1 1 2 1 影响生物多样性并破坏生态平衡 加拿大一枝黄花既可以通过种子进行有性繁殖 也可以通过根进行无性繁殖 且有性繁殖和无性繁殖能力都极强 能够在很短时间内在定居点形成单一的种群 1 5 1 6 在早春 加拿大一枝黄花与一年蓬 e r i g e r o na n n u u s 毛莨 r a n u n c u l u s j a p o n i c u s 山莴苣 l a c t u c ai n d i c a 波斯婆婆纳 v e r o n i c ap e r s i c a 雀麦 b r o m u s j a p o n i c u s 马兰 k a l i m e r i si n d i c a 等植物伴生 随着生长时间的推移 加拿大一枝 黄花种群迅速扩展 使这些早春伴生植物很快退出竞争 夏秋植物又由于加拿大一 枝黄花生长形成的郁闭环境而难以进入 使夏秋期间形成比较单一的加拿大一枝黄 花种群1 7 1 在闲置的空地上 加拿大一 枝黄花第1 年长出几株或几簇 第2 3 年即 连成片 单优势种群面积可达1 0h m 2 植株粗壮 多数高达2m 表现出极强的竞 争优势 压抑其他植物的生长 导致其他植物灭亡 带来严重的生态失衡 破坏入 侵地植被的生态平衡 管理较粗放的绿化地带 一旦加拿大一枝黄花进入生长 就 会使草坪或栽种的灌木成片死亡 同时 还能蚕食棉花 玉米 大豆等旱地农作物 和种植茭白的水田 严重影响这些农作物的产量和质量 1 8 2 1 1 1 2 2 化感作用 高等植物的化感作用是植物通过向体外环境中释放出化学物质 对其临近植物 产生直接或间接的有害或有利的作用口2 2 3 加拿大一枝黄花根系和根际土壤水浸液 对白菜 萝卜等种子萌发有抑制作用 2 4 1 试验表明 0 4g m l 的根系水浸液使白菜 种子发芽指数较对照下降2 0 7 使萝卜的发芽指数下降1 3 4 3 2g m l 的根际土 壤水浸液处理白菜种子 其发芽指数比对照下降2 5 o 同样处理萝卜种子 其发 芽指数比对照下降5 9 5 对萝卜和白菜根长的影响总体上表现为抑制根系伸长生 长的趋势 同时 根系在外观上呈现出褐化扭曲等畸形现象 根系水浸液对白菜和 萝卜幼苗根系脱氢酶活性产生抑制作用 根际土壤水浸液对白菜根系脱氢酶活性表 2 1 绪论 现出明显的抑制 2 5 张中信等 2 6 比较研究了入侵物种加拿犬一枝黄花 s 0 1 i d a g oc a n a d e n s i s l 与本地 物种一枝黄花 s d e c u r r e n sl o u r 开花期水浸提溶液对6 种受试植物的种子萌发和幼 苗生长的影响 结果表明 两种一枝黄花的水浸提溶液对受试植物均有化感作用 但是加拿大一枝黄花地下部分的化感作用比其地上部分强 而本地一枝黄花则相 反 两种植物相比较 加拿大一枝黄花地下部分的化感作用比一枝黄花强 而地上部 分则相反 研究表明 加拿大一枝黄花地下部分具有较强的化感作用 通过化感作 用对本地植物产生较强的抑制作用 从而形成单一优势群落 化感作用是其成功入 侵的重要机制之一 此外 豆科植物对加拿大一枝黄花的化感作用不敏感 因此它 们可以作为生物替代控制中优先选择的物种 1 1 2 3 增加管理成本 如上海全市加拿大一枝黄花发生面积高达7 7 8 7 9 7h m 2 占调查面积的8 2 9 6 种类型田块中以荒地发生面积为最大 其次是无人管理的路边 河边 再次是管理 粗放的绿地 林地和果园 造成本土3 0 多种杂草消亡 形成单优群落 破坏了入侵 地植被的生态平衡口7 2 8 江苏 全省加拿大一枝黄花发生面积折实1 66 6 7h m 2 主 要分布在沿河 山坡 沿路 田埂 荒地及弃用库区 厂区 开发区等 其中苏州 市4 3 0h m 2 盐城6 6 7h m 2 南京4 6 7h m 2 南通1 3 3h m 2 其余各市均在6 7h m 2 以下 发生范围涉及到近3 0 县 市 区 的2 0 0 多个乡 浙江 1 0 3 0 2 全省加拿大一枝黄花发生 面积为111 9 1h m 2 其中最严重的地区嘉兴有4 6 0 0 h m 2 宁波26 0 0h m 2 舟山24 6 7 h m 2 主要分布在荒地 河滩 路边铁路两边的荒地 城市住宅区附近 绿化带上 面 调查还发现部分农田已经被加拿大一枝黄花入侵 舟1 1 1 3 3 3h m 2 果园 4 7h m 2 农 田 嘉兴市7 8 7h m 2 农田受害 特别是上海市崇明加拿大一枝黄花发生 3 3 3 4 1 影 响玉米 棉花和免耕大豆等作物的生长 导致这些作物的减产和质量下降 2 影响 林区苗木生长 挤占林地空间 争夺林地的水分和养料 造成林木生长受阻 甚至 停止生长 3 影响社区公共绿地的草坪及景观绿化 造成管理粗放的绿地草坪及小 灌木枯死 4 影响本地农民的饲养业 羊的饲料主要来源于农田沟渠和路边的杂草 由于加拿大一枝黄花的侵占 其他杂草越来越少 养羊业的发展受到了威胁 5 影响生态系统的生物多样化 生态岛的建设受到威胁 8 j 1 1 3 加拿大一枝黄花的应用现状 加拿大一枝黄花虽然有其危害性 但也具有潜在的利用价值 在研究如何有效 加拿大一枝黄花活性炭制备及其c d 吸附性能的研究 控制加拿大一枝黄花危害的同时 对它的利用研究也己展开 根据有关资料分析 加拿大一枝黄花可变废为宝为人们提供许多用途 归纳包括以下几个方面 8 3 5 8 1 1 加拿大一枝黄花是一种很好的鲜切花植物 用作插花的背景材料 既娇 艳靓丽 又充满野趣 作为观赏植物 很受消费者欢迎 2 加拿大一枝黄花可提取精油 其主要成分有异大香叶烯 i s o g e r m a c r e n e 和柠檬烯 l i m o n e n e 加拿大一枝黄花在许多国家被允许作为药用 与其他原料配 制后 可以制成化妆品 对年轻人脸上的 痘痘 有一定的疗效 其提取物并有一定 的杀菌和抑制杂草的作用 3 加拿大一枝黄花具有一定的药用价值 全草可入药 有散热去湿 消积 解毒功效 可治肾炎 膀胱炎 另外用其研制天然营养霜 具止痒作用的沐浴露以 及晚秋的密源植物与治疗食管癌 4 加拿大一枝黄花植株的茎杆可提炼纸浆 造出一种新型纸 黄颜色较粗 糙 较薄有韧性 经漂白等工艺就可造出高档纸 在浙江正着手研究 5 加拿大一枝黄花植株还可做筷子或快餐盒等原料 或者用安全的化学药 物使这种外来植物本土化 融入本地生物链 5 加拿大一枝黄花在北京地区尚无报道有危害性 而且作为植物景观材料 可将其作为防风固沙材料加以引种 7 在加拿大 每到夏末秋初花期刚过时 白色无尾驯鹿就会以一枝黄花的 蔟叶为食引 在美国的科罗拉多 犹他等州 一枝黄花也是那里牛 羊 马的优良 草料 而种子则是金翅雀 麻雀等鸟类的可口食物 在澳大利亚 一枝黄花甚至被 视为一种新的有用的农作物 最近几年在利用方面国外研究较多的是一枝黄花萃取物中的倍半萜 如大根香 叶烯d 的合成机制与相关实验 大根香叶烯a 合酶的c d n a 分离等相关研究 因为这 些倍半萜被发现具有类似于抗生素 性诱剂外激素等化学制剂的作用机理 3 9 加拿大一枝黄花的药用部位主要是枝叶和花序 包含的主要成分有皂苷 挥发 油和黄酮等 临床应用主要是治疗尿路感染 并兼有治疗外伤感染 抗疲劳 利尿 促进循环和辅助治疗糖尿病的作用 4 们 m c c u n e 等 4 1 1 的研究发现一枝黄花乙醇提取 物具有很强的抗氧化和自由基消除能力 而活性氧与自由基的产生被认为与人类的 众多疾病的发生密切相关 在诸多类型天然抗氧化剂中 黄酮类成分能有效减轻细 胞的过氧化胁迫 阻止低密度脂质的过氧化 预防和治疗多种疾病 3 9 加拿大一枝 4 1 绪论 黄花中黄酮类成分的d p p h 自由基消除活性也被文献所报道 4 1 裘明宜等h 2 1 通过实验初步验证了加拿犬 枝黄花煎剂对消炎痛所致的大鼠试 验性胃溃疡的影响 消炎痛为还氧化酶抑制剂 能够抑制大鼠正常胃粘膜中前列腺 素的合成 从而引发胃粘膜的严重损伤 在实验中 研究人员预先给大鼠腹腔注射 一支一枝黄花煎剂 结果防止了胃溃疡的发生 研究人员推测 一枝黄花煎剂可能 阻止了消炎痛对还氧化酶的抑制作用 或者直接促进了前列腺素的合成 不导致对 胃粘膜的损伤 但其确切机理还有待进一步研究 1 2 活性炭制备研究现状 活性炭作为一种具有丰富的孔隙结构 巨大的比表面积和强大的吸附能力的材 料 由于其有耐酸 耐碱和耐高温等特性 已广泛应用于气体和液体的分离和精制 脱色 水净化 空气净化 废气处理 催化剂载体及资源回收等领域h 3 4 4 1 2 1 活性炭制备原料 近年活性炭原料有两种发展趋势 一是制造应用量大而广 性能一般但价格低 廉的制品 二是制造性能优良具有特殊用途的高性能活性炭 多使用特制高价原料 所有制造活性炭的原料均为含碳物质 4 5 1 可分为以下几大类 1 2 1 1 植物生物质类 早期制备活性炭的原料主要是木质原料 如优质木材 锯木屑 木炭 4 7 等 近年来探索廉价且来源广泛的制备活性炭原料倍受关注 主要包括农业废弃物和某 些食品工业废弃物两大类 制各活性炭的农业废弃物可以分为3 类 4 8 第1 类是具有 一定硬度的果类物质的外壳或果核 如椰壳h 9 5 0 1 棕榈核 5 1 1 坚梨5 2 1 花生剂53 1 棉 壳 枣核 5 4 1 杏仁 5 5 1 油棕壳 杏核等 第2 类原料则来自农作物副产物类物质 如稻秸 稻壳 玉米秆 5 6 1 玉米芯 5 7 1 小麦秆 米糠 5 8 1 烟草秆例等 第3 类主要 是一些农产品加工过程中产生的残渣物质 如茶叶渣 甘蔗渣 5 8 1 油橄榄残渣滤饼 等 油棕榈壳滤饼 6 0 等 1 2 1 2 矿物类原料 1 煤炭类 原料煤的质量对活性炭的吸附性能有很大影响 目前用于制备活性炭的煤种主 要是某些烟煤 优质无烟煤 褐煤等 煤中的水分不宜过高 否则会增加生产成本 煤的灰分含量高 则影响炭化材料及活性炭产品的机械强度 降低活性炭的比表面 加拿大一枝黄花活性炭制备及其c d 吸附 生能的研究 和孔体积 并使杂质增加 从而影响活性炭的吸附能力 限制了煤基活性炭的应用 领域 6 1 1 因此 活性炭生产对原料煤的要求是煤的灰分要低 反应性高等特性 无烟煤内部含有分子大小的孔隙 是制备微孔炭的合适原料 且其产品还具备 分子筛特性 利用难转化无烟煤资源获得高回收率的活性炭日益受到重视 何月德 等 6 2 1 以云南小发路煤矿低灰无烟煤为原料 k o h 为活化剂制得比电容达7 3 6f g 的 高比表面积活性炭 邢宝林等 6 3 以焦作无烟煤为原料 n a o h 为活化剂 制得比表 面积为24 8 3m 2 g 总孔容为1 4 1c m 3 鹰 碘吸附值为25 3 0m g g 亚甲蓝吸附值为 4 1 8 m g g 的煤基活性炭 另外 在煤炭开采和浮选过程中 常伴随大量低品质成分 如劣质煤 煤矸石 等 利用这些废弃物中的宝贵碳资源制成活性炭将有可能进一步降低成本 获得在 环保和化工生产中大量需求的高效吸附剂和催化剂 如利用碳和硅 铝成分共存的 特点制备硅胶复合吸附剂 孙鸿等 6 4 1 研究了由煤矸石制备活性炭 沸石分子筛复合 材料的方法 首先在高温氮气气氛中活化由k 2 c o 浸渍过的煤矸石 使其中的碳质 转化为活性炭 然后将其置于n a o h 溶液中 使其中的硅铝氧化物晶化为沸石分子 筛 煤矸石中三种主体化学成分 硅氧化物 铝氧化物和碳都将得到利用 而且所 制得的材料同时具有微孔和中孔的孔结构特性和具备沸石的亲水和活性炭的亲油 吸附特性 可望用作吸附剂 除臭剂和净化剂 应用于气体的分离 净化和废水处 理等行业 整体来说 煤质活性炭虽然品种很多 但是生产工艺基本相同 制备出的煤质 活性炭性能一般 2 石油类 石油原料是指石油炼制过程中含碳产品及废料 如石油焦 石油沥青 石油油 渣等 石油焦作为石油加工副产物量大价低 且含碳量高达8 0 以上 挥发分一般 在1 0 左右 杂质含量低 能制得高收率 低杂质 高比表面积的活性炭 目前美 国 日本拥有利用石油焦制备比表面积超过3 0 0 0m 2 g 的超级活性炭的专利技术 并实现了产业化 国内学者也作了类似的研究 孟庆函等 6 5 1 用石油焦作为原料 k o h 为活化剂 在不同活化条件下制备系列不同比表面积的活性炭 宋燕等 6 6 利用盘锦 石油焦以k o h 为活化剂 制备比表面积为3 7 3 0m 2 g 拘l 高比表面积活性炭 但此类活 性炭生产成本昂贵 仅限于医药 电子 气体吸附储存等领域 1 2 1 3 塑料类原料 1 绪论 聚氯乙烯 聚丙烯 聚苯胺 聚碳酸脂 聚丙烯腈 酚醛树脂 6 7 1 聚四氟乙烯 6 8 呋喃树脂等 这些高分予聚合物都可以用来制活性炭 j 王芙蓉 6 明以乳化法制备 的酚醛树脂微球为原料 在氮气氛围q b 8 0 0 c 下碳化3 0 m i n 再于不同温度下经氮气 体积分数4 0 的水蒸气活化不同时间后得到系列酚醛树脂基活性炭微球 最佳条件 下活性炭微球比电容可达1 4 3 f g 充放电效率高达9 8 这种活性炭纯度高 机械 强度优于普通煤质活性炭 并具有孔径分布可控的优点 广泛用于生物医学领域 再经表面处理 可用于电池电极材料 净水器 氮气发生装置用炭分子筛等方面 但相对来说 这种活性炭制备的成本较高 不能广泛使用 1 2 1 4 其他含碳废弃物 1 纺织品废弃物 随着世界人口不断增长 社会不断进步 纺织品消费量越来越大 而废弃纺织 品也越来越多 大量的纺织废弃物 生产过程的下脚料 废布以及用过的旧衣服 和其它废弃纺织品 或被焚烧 或被掩埋 不但浪费了资源 又直接或间