機(jī)械炭化對毛竹重金屬含量的影響

機(jī)械炭化對毛竹重金屬含量的影響

竹碳是通過隔氧和加熱后獲得的黑色固體產(chǎn)品。它具有大的比面、豐富的空隙結(jié)構(gòu)、豐富的礦物和微量元素、良好的導(dǎo)電性和釋放遠(yuǎn)紅外線等特征。因此,廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空氣凈化1材料和試劑1.1材料選取及加工浙江寧波余姚市河姆渡鎮(zhèn)立地條件分別為集約經(jīng)營、粗放經(jīng)營和未經(jīng)營的樣地土壤;各樣地竹齡分別為4、6、8a的去枝椏條毛竹(Phyllostachysheterocyclacv.pubescens)原材料,分別按要求選取加工成稍部、中部、基部的竹段并分別加工成片條待用。1.2植物粉碎機(jī)XD-350機(jī)械炭化爐,寧波興達(dá)炭業(yè)有限公司;DHG-9240C電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,杭州藍(lán)天儀器有限公司;ESJ200-4分析天平,常州得塔電子科技有限公司;ES-6KCC電子稱,寧波海曙天宏稱重設(shè)備有限公司;HC-280T2植物粉碎機(jī),永康綠可食品機(jī)械有限公司;DigiBlockED36智能樣品處理器,萊伯泰科有限公司(LabTech);ICP-OES電感耦合等離子發(fā)射光譜儀,美國黎曼公司等。硝酸(優(yōu)級純);雙氧水(分析純);高氯酸(優(yōu)級純);氫氟酸(優(yōu)級純);鹽酸(優(yōu)級純);As、Pb、Cd標(biāo)準(zhǔn)儲備液,100μg·mL2實驗過程2.1竹炭的生產(chǎn)為保證飲用水凈化用竹炭質(zhì)量相對穩(wěn)定并與實際生產(chǎn)接軌,本試驗的竹炭均由寧波興達(dá)炭業(yè)有限公司的機(jī)械窯生產(chǎn)。為了考察竹材原材料(立地條件、部位、竹齡)、炭化工藝(炭化溫度、反應(yīng)時間)及它們的交互作用對竹炭As、Pb、Cd含量的影響,選用L2.2改爐裝釜碳化質(zhì)量檢測試驗機(jī)械窯炭化釜如圖1所示,以保證同種工藝毛竹同時炭化,同時避免相互干擾。炭化前稱量竹材原材料重量,并參照GB1931-91木材含水率測定方法檢測毛竹裝釜前含水率,計算裝釜毛竹總絕干質(zhì)量;稱量炭化完成后竹炭的質(zhì)量,并根據(jù)GB/T26913-2011竹炭標(biāo)準(zhǔn)檢測竹炭出釜時的含水率,計算出釜竹炭總絕干質(zhì)量;以出釜竹炭總絕干質(zhì)量與裝釜毛竹總絕干質(zhì)量的比值計算本試驗竹炭的絕干得率2.3土壤中的as、pb和cd含量檢測參考GB/T17138-1997中的全分解法使用HNO2.4消化管的制備將毛竹粉碎(過200目)并置于(103±2)℃烘箱中干燥至恒重,冷卻后用分析天平準(zhǔn)確稱取精度為0.1mg的樣品0.5g于消化管中,利用HNO2.5消化管的制備將竹炭粉碎(過200目)并置于(103±2)℃烘箱中干燥至恒重,冷卻后用分析天平準(zhǔn)確稱取精度為0.1mg的樣品0.1g于消化管中,利用HNO3結(jié)果與討論3.1結(jié)果表1本研究檢測了不同立地條件土壤的As、Pb、Cd含量,結(jié)果如表3所示。由表3可以看出,取樣土壤中As含量較多,未經(jīng)營和粗放經(jīng)營的土壤As含量均未超出《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》三級標(biāo)準(zhǔn)中限量的40mg·kg3.2毛竹的as、pb和cd含量毛竹As含量檢測值在0.1530~0.2181mg·kg3.3炭化過程as、pb、cd含量將每種毛竹的As、Pb、Cd含量,除以該毛竹各種炭化工藝下的平均絕干得率,得到各種炭化工藝下,平均制備單位竹炭質(zhì)量(以絕干計)所需毛竹質(zhì)量(以絕干計)中As、Pb、Cd的含量,與相對應(yīng)各種炭化工藝制備竹炭的平均As、Pb、Cd含量對比,結(jié)果如圖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%,這是由于竹材中含有氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鋇(Ba)、鍶(Sr)等十幾種元素,這些元素的含量在同一株竹子中,竹青和竹黃含量較高,竹肉含量較小3.4竹炭的as、pb、cd含量檢測竹炭As含量在0.4624~0.7647mg·kg檢測竹炭Pb含量在3.0838~7.0722mg·kg檢測竹炭Cd含量在0.4786~0.9190mg·kg綜合考慮竹炭的As、Pb、Cd含量各影響因素,可以得出結(jié)論未培育的毛竹稍部在炭化溫度750℃反應(yīng)時間3h下炭化As、Pb、Cd含量較少。比較毛竹Pb、Cd含量影響因素結(jié)論,粗放經(jīng)營Pb、Cd含量較少,而由表5及表7也可以看出粗放經(jīng)營毛竹炭化后Pb、Cd含量較少,但立地條件對竹炭Pb、Cd含量影響并不明顯,也就是炭化溫度T、反應(yīng)時間t及炭化溫度T與毛竹部位B的協(xié)同交互作用對竹炭Pb、Cd含量影響更加明顯。4炭化過程as、pb、cd含量變化本次試驗所取的毛竹生長土壤的As含量較高,集約經(jīng)營的土壤As含量高出未經(jīng)營和粗放經(jīng)營,達(dá)到44.39mg·kg毛竹As、Pb、Cd含量隨竹齡的增加而增加,從稍部到基部依次增加,立地條件為粗放經(jīng)營的毛竹Pb、Cd含量最少,立地條件為未經(jīng)營的毛竹As含量最少,與土壤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含量影響程度從大到小依次為立地條件、毛竹部位和竹齡。毛竹炭化后其As、Pb、Cd含量都有一定程度的降低,炭化工藝與原料條件及其交互作用對As、Pb、Cd含量有不同程度的影響,本試驗結(jié)果顯示,未經(jīng)營的毛竹稍部在炭化溫度750℃,反應(yīng)時間3h下炭化As、Pb、Cd含量較少。本實驗制備的竹炭As、Pb、Cd含量滿足植物炭黑食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)GB28308-2012的要求,但不滿足保健(功能)食品通