不同植物废弃物来源生物炭对玉米赤霉烯酮的体外吸附性能研究

《Molecules》：Biochar-Based Materials from Plant Waste: Physicochemical and Structural Characteristics, Zearalenone Binding in Vitro

　　

摘要

饲料中玉米赤霉烯酮（ZEN）的污染对动物和人类健康构成威胁，这促使人们关注来源于植物废弃物的低成本吸附剂。对于未活化的生物炭，决定ZEN结合能力的特性尚未得到充分研究。本研究提出了一种假设：结合效率主要取决于矿物组分的含量和类型，而非孔隙度或碳化程度。在相同条件下（550 °C，10 °C/min，N₂）对四种原料进行热解：千穗谷（AC）和反枝苋（AR）生物质（富含Ca和K的灰分；28–34 wt%）、稻壳（RH；富含Si的灰分；44 wt%）和荞麦壳（BH；灰分7 wt%）。采用工业分析、X射线荧光光谱（XRF）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、低温氮吸附（BET/BJH）和碘吸附法对所得生物炭进行了表征。在体外条件下评估ZEN结合能力（吸附时标称pH为2.0，解吸时pH为8.0；37 °C；毒素与吸附剂质量比为1:1000）。所有生物炭的BET比表面积均很低（0.45–2.30 m²/g）。ZEN去除效率依次降低：ACB > ARB > RHB > BHB（90.5 > 77.3 > 65.8 > 10.6%），解吸率不超过结合毒素的1.5%。在四种样品中，各特性与ZEN去除效率之间未发现具有统计学显著性的相关性；所观察到的顺序与含方解石的Ca/K灰分在ZEN结合中起重要作用这一假设一致，但未能确切证明该假设。所有生物炭对纤毛虫多板钟虫均无毒（存活率 > 70%）。ACB值得进一步研究，包括吸附等温线研究、动力学研究、不同pH值条件下的实验以及活体试验。