摘要:
中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)的高消费量造成了大量蟹副产物的产生,生物炭作为一种低成本新型环保材料,可以作为蟹废弃生物质综合开发的重要方向。实验以蟹副产品酶解提取蛋白后的剩余固体物为研究对象,采用氮气吸附法(BET)测定制备生物炭的比表面积,确定蟹副产品生物炭制备的最佳温度条件;利用元素分析仪和国标法,测定最佳条件下制备生物炭的主要元素含量和其对Cu2+、Cd2+ 和Pb2+的吸附能力;利用傅里叶红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对生物炭的结构和表面形态进行分析,探讨生物炭的吸附机制。结果表明:1)500 ℃下制备的生物炭具有最大比表面积3.996 3 m2/g和最高产率62.60%,比表面积相比于原料增加63.12%,确定500 ℃为生物炭制备的最佳温度。2)500 ℃制备生物炭的固碳能力一般,对于Cu2+、Cd2+ 和Pb2+的吸附率分别为100.00%、96.67%和90.60%。3)FT-IR结果显示,与原料相比,500 ℃制备生物炭有芳环结构形成、脂肪族类物质减少、芳香族—CC—结构减少、芳香族羰基/羧基—CO形成和羟基官能团部分残留。SEM扫描结果显示,生物炭的外观疏松多孔,纤维结构和层状结构明显。生物炭对Cu2+、Cd2+ 和Pb2+作用机理分别为离子吸附、溶解-沉淀和π电子吸附及溶解-沉淀和化学吸附。上述结果说明,利用蟹副产品提取蛋白后的剩余固体物制备而成的生物炭对铜、镉和铅3种重金属离子具有良好的吸附能力,可用于水的净化处理。研究成果可为蟹副产物的高值化开发利用提供思路,有助于推动低污染、低成本的蟹副产品生物炭的工厂化应用。[中国渔业质量与标准,2020,10(3):52-59]