机械炭化对毛竹重金属含量的影响

机械炭化对毛竹重金属含量的影响

竹碳是通过隔氧和加热后获得的黑色固体产品。它具有大的比面、丰富的空隙结构、丰富的矿物和微量元素、良好的导电性和释放远红外线等特征。因此,广泛应用于室内空气净化1材料和试剂1.1材料选取及加工浙江宁波余姚市河姆渡镇立地条件分别为集约经营、粗放经营和未经营的样地土壤;各样地竹龄分别为4、6、8a的去枝桠条毛竹(Phyllostachysheterocyclacv.pubescens)原材料,分别按要求选取加工成稍部、中部、基部的竹段并分别加工成片条待用。1.2植物粉碎机XD-350机械炭化炉,宁波兴达炭业有限公司;DHG-9240C电热恒温鼓风干燥箱,杭州蓝天仪器有限公司;ESJ200-4分析天平,常州得塔电子科技有限公司;ES-6KCC电子称,宁波海曙天宏称重设备有限公司;HC-280T2植物粉碎机,永康绿可食品机械有限公司;DigiBlockED36智能样品处理器,莱伯泰科有限公司(LabTech);ICP-OES电感耦合等离子发射光谱仪,美国黎曼公司等。硝酸(优级纯);双氧水(分析纯);高氯酸(优级纯);氢氟酸(优级纯);盐酸(优级纯);As、Pb、Cd标准储备液,100μg·mL2实验过程2.1竹炭的生产为保证饮用水净化用竹炭质量相对稳定并与实际生产接轨,本试验的竹炭均由宁波兴达炭业有限公司的机械窑生产。为了考察竹材原材料(立地条件、部位、竹龄)、炭化工艺(炭化温度、反应时间)及它们的交互作用对竹炭As、Pb、Cd含量的影响,选用L2.2改炉装釜碳化质量检测试验机械窑炭化釜如图1所示,以保证同种工艺毛竹同时炭化,同时避免相互干扰。炭化前称量竹材原材料重量,并参照GB1931-91木材含水率测定方法检测毛竹装釜前含水率,计算装釜毛竹总绝干质量;称量炭化完成后竹炭的质量,并根据GB/T26913-2011竹炭标准检测竹炭出釜时的含水率,计算出釜竹炭总绝干质量;以出釜竹炭总绝干质量与装釜毛竹总绝干质量的比值计算本试验竹炭的绝干得率2.3土壤中的as、pb和cd含量检测参考GB/T17138-1997中的全分解法使用HNO2.4消化管的制备将毛竹粉碎(过200目)并置于(103±2)℃烘箱中干燥至恒重,冷却后用分析天平准确称取精度为0.1mg的样品0.5g于消化管中,利用HNO2.5消化管的制备将竹炭粉碎(过200目)并置于(103±2)℃烘箱中干燥至恒重,冷却后用分析天平准确称取精度为0.1mg的样品0.1g于消化管中,利用HNO3结果与讨论3.1结果表1本研究检测了不同立地条件土壤的As、Pb、Cd含量,结果如表3所示。由表3可以看出,取样土壤中As含量较多,未经营和粗放经营的土壤As含量均未超出《土壤环境质量标准》三级标准中限量的40mg·kg3.2毛竹的as、pb和cd含量毛竹As含量检测值在0.1530~0.2181mg·kg3.3炭化过程as、pb、cd含量将每种毛竹的As、Pb、Cd含量,除以该毛竹各种炭化工艺下的平均绝干得率,得到各种炭化工艺下,平均制备单位竹炭质量(以绝干计)所需毛竹质量(以绝干计)中As、Pb、Cd的含量,与相对应各种炭化工艺制备竹炭的平均As、Pb、Cd含量对比,结果如图3所示。可以看出,毛竹炭化后其As、Pb、Cd含量都有一定程度的降低,其中As含量平均降低18.70%,Pb含量平均降低21.31%,Cd含量平均降低17.52%,这是由于竹材中含有氮(N)、磷(P)、钾(K)、钡(Ba)、锶(Sr)等十几种元素,这些元素的含量在同一株竹子中,竹青和竹黄含量较高,竹肉含量较小3.4竹炭的as、pb、cd含量检测竹炭As含量在0.4624~0.7647mg·kg检测竹炭Pb含量在3.0838~7.0722mg·kg检测竹炭Cd含量在0.4786~0.9190mg·kg综合考虑竹炭的As、Pb、Cd含量各影响因素,可以得出结论未培育的毛竹稍部在炭化温度750℃反应时间3h下炭化As、Pb、Cd含量较少。比较毛竹Pb、Cd含量影响因素结论,粗放经营Pb、Cd含量较少,而由表5及表7也可以看出粗放经营毛竹炭化后Pb、Cd含量较少,但立地条件对竹炭Pb、Cd含量影响并不明显,也就是炭化温度T、反应时间t及炭化温度T与毛竹部位B的协同交互作用对竹炭Pb、Cd含量影响更加明显。4炭化过程as、pb、cd含量变化本次试验所取的毛竹生长土壤的As含量较高,集约经营的土壤As含量高出未经营和粗放经营,达到44.39mg·kg毛竹As、Pb、Cd含量随竹龄的增加而增加,从稍部到基部依次增加,立地条件为粗放经营的毛竹Pb、Cd含量最少,立地条件为未经营的毛竹As含量最少,与土壤As、Pb、Cd含量高低一致,即土壤As、Pb、Cd含量低,毛竹As、Pb、Cd含量也低,反之亦然;毛竹As、Pb、Cd含量影响程度从大到小依次为立地条件、毛竹部位和竹龄。毛竹炭化后其As、Pb、Cd含量都有一定程度的降低,炭化工艺与原料条件及其交互作用对As、Pb、Cd含量有不同程度的影响,本试验结果显示,未经营的毛竹稍部在炭化温度750℃,反应时间3h下炭化As、Pb、Cd含量较少。本实验制备的竹炭As、Pb、Cd含量满足植物炭黑食品添加剂标准GB28308-2012的要求,但不满足保健(功能)食品通