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本期分享：科研人员通过静电纺丝技术，将稻草衍生生物炭制备成净化剂，可有效吸附化学染料与植物色素。此前，武汉大学邓红兵团队利用小龙虾壳处理（非静电纺丝）后，实现水中微塑料吸附，且可以循环使用。两项研究均实现农业废弃物高值化再利用，为资源回收与环境治理提供新思路

小编感叹：如果这些技术能产业化推广将颠覆传统废弃物处理模式，也会让我们再次深刻体会到科技改变生活！

01课题研究意义

生物炭（BBC）可由多种有机原料制备，在环境和农业领域应用广泛。稻草产量大，是制备 BBC 的优良原料。在分析化学中，样品预处理需有效去除干扰物质的净化剂，目前常用的石墨化炭黑（GCB）存在吸附分析物、成本高和技术要求高的问题，因此研究以稻草为原料制备的生物炭用于样品预处理中去除化学染料植物色素的可行性具有重要意义。

02期刊介绍

‌中国医学科学院北京协和医学院杨美华为通讯作者在《Bioresource Technology》上发表文章“Efficient removal of phytochrome using rice straw-derived biochar:Adsorption performance, mechanisms, and practical applications”文中用稻草制备生物炭，用于去除化学染料和植物色素。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.128918

《Bioresource Technology》属于环境科学与生态学1区Top期刊，该期刊关注于生物资源技术的基础、应用和管理。旨在推进和传播有关生物质、生物废料处理、生物能源、生物转化以及生物资源系统分析的知识和研究，同时也涉及与转化或生产过程相关的技术。

03文中主要创新点

1.制备与应用创新：首次将稻草衍生生物炭应用于样品预处理的净化剂，突破了传统净化剂的局限。以往分析化学中常用的净化剂如 GCB 存在对目标分析物有吸附、成本高和技术要求高等问题，而该生物炭展现出对化学染料和植物色素良好的吸附能力，为样品预处理提供了新的选择

2.吸附性能优势：该生物炭对多种吸附质表现出优异的吸附性能。在去除叶绿素的实验中，其吸附容量比 GCB 高约 2 倍，且在多种溶剂中对叶绿素的去除效果显著优于 GCB。在不同温度下，对孔雀石绿、吡虫啉和叶绿素的吸附容量随温度升高而增加，吸附过程具有吸热、自发和无序的特点，使其在不同环境条件下都有潜在应用价值

3.多领域应用探索：广泛探索了生物炭在多个领域的应用。在 QuEChERS 技术中用于农药检测，对 149 种农药检测时，其净化色素能力优于 GCB ，且 123 种农药的回收率达到标准要求。将生物炭制成静电纺丝膜用于试纸检测，能降低背景颜色并提高检测灵敏度，展现了其在分析化学、食品、农业和环境等多领域的应用潜力

04.文中主要配图

图1展示了溶剂体积、NaCl 浓度、叶绿素浓度、吸附剂用量、溶剂 pH 以及叶绿素 pH 稳定性对吸附效果的影响。从图中可以直观地看出，随着溶剂体积增加，生物炭对叶绿素的吸附容量增大；NaCl 对吸附无促进作用；在一定范围内，叶绿素浓度升高，吸附容量增加，但过高浓度需稀释测量 ；吸附量随生物炭用量增加而减少；在中性和碱性条件下，吸附容量无明显变化，酸性条件下叶绿素不稳定且吸附量受影响。这些结果为确定叶绿素的最佳吸附条件提供了依据

图2呈现了生物炭和 GCB 对孔雀石绿、IMI 和叶绿素的吸附随时间的变化情况。可以看出生物炭对孔雀石绿的吸附容量大于 GCB，且能在较短时间内达到吸附平衡；对叶绿素的吸附能力优于 IMI，且相较于 GCB，对叶绿素具有更优的去除效率。结合吸附动力学模型参数，表明生物炭对这些吸附质的吸附符合准二级动力学模型，主要依赖化学机制

图3展示了 Langmuir、Freundlich、Temkin 和 Dubinin - Radushkevich 等模型对不同吸附质在生物炭和 GCB 上吸附的拟合结果。通过比较各模型的R2值可知，Langmuir 模型对实验数据拟合最好，表明吸附为单层均匀吸附。同时从图中能看出生物炭对不同吸附质的最大吸附量差异，以及与 GCB 对叶绿素吸附量的对比，体现了生物炭对化学染料和植物色素较强的吸附能力

对比了生物炭和 GCB 在多种溶剂中对叶绿素的净化效率，以及在乙腈、甲醇和水中添加 IMI 后的回收率。结果显示生物炭在多数溶剂中对叶绿素的去除率高于 GCB ，且在甲醇和乙腈中能选择性去除叶绿素并保留 IMI，在水中对两者都有较高吸附，直观地展示了生物炭在不同溶剂中的净化特性

图5展示了在 QuEChERS 技术中，生物炭和 GCB 对农药检测的净化效果，表明生物炭对提取液中色素的净化能力优于 GCB ，但部分农药回收率较低；图 5b 显示了生物炭 - PAN 纤维作为试纸样品垫时，能降低背景颜色并提高检测灵敏度，体现了生物炭在试纸检测中的应用优势

05作者介绍

杨美华研究员中国医学科学院北京协和医学院导师，同时为中国医学科学院药用植物研究所分析中心副主任兼任海南分所副所长。任中国医学科学院药用植物研究所学术和学位委员会委员。获得国务院政府特殊津贴。荣获2009、2010、2012年药植所突出贡献奖，2014年度被评为药植所先进个人。主持或参与国家科技部重大新药创制专项、中医药行业科研专项、国家科技支撑计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等课题20多项。

06中所用仪器

文中所用仪器为DP30静电纺丝机

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