活性炭孔隙率對其持水性的影響

中國一些地區的土壤通常是沙質的，有機質含量低。水容量低，經常受到嚴重干旱的影響。在本期中，我們測試了利用廢棄生物質材料生產活性炭來改善這些土壤。一些研究表明，活性炭減少了肥料需求、溫室氣體排放、養分流失和土壤侵蝕?？梢詼p輕干旱區的負面影響，提高土壤持水能力。

　　添加活性炭的效果

在土壤中加入活性炭會對土壤中的水分保持產生直接和間接的影響，這種影響可能持續很短時間，也可能持續很長時間。直接影響與其較大的內表面積和大量的殘余孔隙有關，其中水是通過活性炭中的孔隙儲存的。這提高了整體土壤孔隙度，增加了土壤含水量，降低了水分流動性，減少了植物的水分脅迫。間接影響是土壤團聚和結構改良，影響土壤保水能力。

　　鑒于其活性炭在土壤中的行為具有非常復雜，有必要在一個相對成本較低的溫度下表征從不同企業原料可以獲得的活性炭表面質量特性和孔隙率，建立我們這些產品特性與孔隙率變化發展之間的關系。目前的研究設計目的是調查分析不同活性炭的持水能力，確定社會影響學生這一技術特性的主要經濟因素。首先通過了解自己不同活性炭樣品的孔隙率和表面積，然后將討論陽離子交換容量和zeta電位。最后，將確定活性炭表面的表觀自由能。所有學習這些數據結果將相互關聯，以便能夠確定環境影響建筑材料持水能力的重要方面因素。圖1顯示了不同放大倍數下活性炭樣品的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

圖1：由不同的生物質材料制成的活性炭掃描電鏡圖像。

活性炭的這些參數都會影響活性炭的持水性

由不同生物質制成的活性炭樣品具有不同的孔徑。生物質的種類和熱解條件影響活性炭的表面形態和物理性質。在所有情況下，大部分孔隙可歸類為保持植物水分供應的貯存孔(0.5至50米) ，而活性炭的高表面積可提供較大的持水能力。水通常占據直徑0.5至50米的洞穴，并改善土壤養分。

活性炭氧化或熱解溫度低會導致表面附著官能團，這些官能團主要由氧、氫和碳組成。這些官能團可以與養分和礦物質結合，而稠合的碳環支持氧化還原反應，并在活性炭表面附著的微生物群落周圍穿梭電子，這可能會增強土壤中微生物的代謝和養分循環。大多數活性炭樣品顯示典型的羧酸和酚的pKa值，范圍從3.74到11.40。這些pKa值可以暫時歸因于形成氫鍵的各種弱酸性基團。土壤的高保水率是由于粘土和碳的組成。雖然孔隙率對持水性有影響，但zeta電位可能與負電荷的存在有關，水合陽離子抗衡離子通過負電荷吸附并保留在活性炭或土壤表面。