[發(fā)明專利]一種生物炭表面官能團快速微量測定方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110496703.8
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113281456A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于艷玲;李崯雪;崔邴晗;尚宏儒;馮玉杰;楊春暉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01N31/16
• 分類號: G01N31/16;G16C20/10;G16C20/70
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.一種生物炭表面官能團快速微量測定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對生物炭表面進行酸/堿滴定，獲取數(shù)據(jù)；

S2、建立質(zhì)子消耗模型；

S3、編譯計算模型；

S4、對數(shù)據(jù)進行擬合計算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物炭表面官能團快速微量測定方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：

S11、稱取50.00mg生物炭于250mL聚四氟乙烯燒杯內(nèi)，加入50mL超純水；

S12、配置0.01mol·L^-1NaOH與HCl水溶液，并進行標定；

S13、使用標定好的NaOH與HCl通過自滴定儀滴定生物炭，滴定在惰性氣體氣氛下進行；

S14、使用pH計測量并記錄初始pH₀、加入每滴酸/堿后的變化pH以及生物炭所消耗的酸/堿的累計體積ΔV。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物炭表面官能團快速微量測定方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：

S21、生物炭表面的表面官能團質(zhì)子化位點為弱一元酸AOH，則質(zhì)子位點的離解反應(yīng)為：

AOH＝H⁺+AO^-；K_H (1)

其中，表面酸性常數(shù)總表面位點濃度S_T＝[AOH]+[AO^-]，單位為mol·L^-1，則

S22、酸堿滴定的質(zhì)量平衡方程為：

其中，ΔV為生物炭所消耗的酸/堿的累計體積，令酸添加量為負，堿添加量為正，單位為mL；c_a/b為酸/堿溶液濃度，單位為mol·L^-1；V₀為滴定前混合液體的總體積，單位為mL，Δ[AO^-]為滴定前后自由表面位點的濃度變化，單位為mol·L^-1，則：

式中[H⁺]₀為初始質(zhì)子濃度，單位為mol·L^-1；

S23、將公式(3)代入酸堿質(zhì)量平衡方程(2)中：

其中，[H⁺]＝10^-pH，位點濃度單位為mmol·g^-1，m為生物炭質(zhì)量，單位為g，將位點濃度代入方程(4)中：

S24、生物炭表面含有多種類型的酸性位點時，公式(5)表示為：

其中，i為酸性位點的數(shù)量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物炭表面官能團快速微量測定方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：

S41、導入所述步驟S1獲取的數(shù)據(jù)，即生物炭所消耗的酸/堿的累計體積ΔV與對應(yīng)溶液pH值，并對數(shù)據(jù)維度進行重置；

S42、設(shè)置計算常量參數(shù)；

S43、以變量的形式對酸性位點濃度C_i和酸度常數(shù)pK_a,i的初始值進行設(shè)置；

S44、設(shè)置迭代次數(shù)及酸性位點種類數(shù)區(qū)間；

S45、訓練模型，得到擬合數(shù)據(jù)；

S46、對擬合后的數(shù)據(jù)進行可視化處理。