污泥基生物炭结构的共焦显微拉曼技术应用

作者：黄婷; 张山; 苏明雪; 李宁^*

来源：中国环境科学, 2022, 42(07): 3378-3384.

DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.2022.0138

• 热解温度
• 污泥基生物炭
• 共焦显微拉曼光谱
• 结构演变
• 特征峰

采用共焦显微拉曼光谱仪探索不同热解温度(500～900℃)条件下所制备的污泥基生物炭结构变化的表征方法.结果表明,拉曼信号的荧光干扰与生物炭的理化特性有较强的相关性.随着热解温度升高,拉曼漂移系数减小,这与污泥基生物炭挥发分含量、H/C和O/C比变化趋势一致.其中,漂移系数与挥发分含量和H/C的相关性指数分别是0.97和0.94,其变化规律可用来准确评估生物炭挥发分含量和H/C的变化.同时,生物炭在拉曼光谱中的特征峰强度比D/G随着热解温度升高而增强,代表了污泥基生物炭无序化程度增加的过程.谷区域(V)与D峰强度比IV/ID随热解温度升高而减小,表明具有缺陷的稠合芳环结构的比例增加;另外,经分峰拟合后得到的ID1/IG1变化较小,而ID2/IG2呈增加趋势,证实了小分子侧链基团断裂形成的化合物部分沉积在炭表面,形成缺陷和非晶结构;IG1/IG2随着热解温度升高而减小,表明了炭基材料键角有序与无序比随着热解温度的升高而降低.因此,拉曼光谱可用于表征污泥基生物炭的微观结构变化,反映其结构演变规律.

• 单位
  合肥水泥研究设计院有限公司