Характеристика калия по его положению в периодической системе


Характеристика калия

Характеристика калия

Калий (K) располагается в 4 периоде, в I группе, главной подгруппе, имеет порядковый номер 19.

Массовое число: A = 39
Число протонов: P = 19
Число электронов: ē = 19
Число нейтронов: N = A - Z = 39 - 19 = 20

19K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

Валентные электроны

Калий – s-элемент, металл.

Степени окисления
минимальная: 0
максимальная: +1

Высший оксид: K2O – оксид калия.
Проявляет основные свойства:
K2O + 2HCl ⟶ 2KCl + H2O

Высший гидроксид: KOH – гидроксид калия.
Проявляет основные свойства:
2KOH + 2HCl ⟶ 2KCl + 2H2O

Нарушения баланса калия - знания для студентов-медиков и врачей

Калиевые нарушения могут принимать форму гиперкалиемии (высокий уровень калия в сыворотке) или гипокалиемии (низкий уровень калия в сыворотке). Наиболее частая причина гиперкалиемии - снижение функции почек. Это также может быть вызвано эндокринологическими нарушениями (например, гипоальдостеронизмом, гипокортизолизмом) или лекарствами, такими как калийсберегающие диуретики, ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) и дигоксин.С другой стороны, низкий уровень калия в сыворотке крови может быть вызван желудочно-кишечными потерями (например, из-за рвоты, диареи) или такими лекарствами, как диуретики и слабительные, не сберегающие калий. Чтобы определить причину нарушения, связанного с калием, важно пересмотреть принимаемые пациентом лекарства и проверить наличие нарушений альдостерона и кортизола. Острые изменения уровня калия в сыворотке очень опасны, так как они влияют на мембранный потенциал покоя и, следовательно, на электрическую возбудимость клеток. Эти изменения могут привести к злокачественной аритмии сердца.Лечение гипокалиемии и гиперкалиемии включает изменение диеты, прием лекарств и, в случае гиперкалиемии, диализ. Следует внимательно следить за концентрацией калия в сыворотке, пока она не будет исправлена.

,

Элементы Периодической системы

Рисунки и таблицы, показывающие элементы из периодической таблицы - их название, символ, атомный номер, средний атомный вес, состояние при 273 K, температура плавления и кипения, плотность при стандартной температуре и давлении, электроотрицательность, электронное сродство, электронная конфигурация и энергия первой ионизации.

Средняя атомная масса - это то же число, что и молярная масса, однако единица измерения молярной массы - г / моль.

Для элементов без стабильных изотопов в скобках указано массовое число изотопов с наибольшим периодом полураспада.

Для полной таблицы с точками кипения, плотностью, электроотрицательностью - поверните экран!

Имя элемента Символ элемента Атомный номер Средняя атомная масса 1)
(u)
Состояние при 273 K Точка плавления 2)
(° K / ° C / ° F)
Точка кипения 3
(° K / ° C / ° F)
Плотность по стандарту 4)
(г / см 3 )
Электроотрицательность 5 ) Сродство к электрону 6)
(кДж / моль)
Конфигурация электронов
на оболочку 7)
(#)
Энергия первой ионизации
8
(кДж / моль)
Актиний Ac 89 (227) Цельный 1323/1059/1922 3473/3200/5792 10.07 1,1 2,8,18,32,18,9,2 499
Алюминий Al 13 26.981538 Цельный 933/660/1221 2792 / 2519/4566 2,70 1,61 42,5 2,8,3 577,5
Америций Am 95 (243) Цельный 1449/1176/214 2284/2011/3652 1.3 2,8,18,32,25,8,2 578
Сурьма (Stibium) Sb 51 121.760 Цельная 904/631/1167 1860 / 1587/2888 6,697 2,05 103,2 2,8,18,18,5 834
Аргон Ar 18 39,948 Газ 84 / -189 / -309 87 / -186 / -303 0.001784 0 2,8,8 1520,6
Мышьяк As 33 74,
Твердый 1090/817/1502 887/614/1137 5,727 2,18 78 2,8,18,5 1350,8
Астатин При 85 (210) Твердый 575/302/575 610/337/638 2.2 270,1 2,8,18,32,18,7 890
Барий Ba 56 137,327 Твердый 1000/727/1340 2143/1870 / 3398 3,510 0,89 13,95 2,8,18,18,8,2 502,9
Berkelium Bk 97 (247) Цельный 1323/1050 / 1922 14.780 1,3 2,8,18,32,27,8,2 601
Бериллий Be 4 9.012182 Твердый 1560/1287/2348 2743 / 2470/4478 1,848 1,57 0 2,2 899,5
Висмут Bi 83 208,98038 Цельный 544/271/520 1837/1564 / 2847 9.780 2,02 91,2 2,8,18,32,18,5 703
Бор B 5 10,811 Твердый 2348/2075/3767 4273 / 4000/7232 2,460 2,04 26,7 2,3 800,6
Бром Br 35 79,904 Жидкость 266 / -7 / 19 332 / 59/138 3.120 2,96 324,6 2,8,18,7 1139,9
Кадмий Cd 48 112,411 Цельный 594/21/610 1040/767/1412 8,650 1,69 0 2,8,18,18,2 867,8
Кальций Ca 20 40,078 Твердый 1115/842/1547 1757 / 1484/2703 1.550 1,0 2,37 2,8,8,2 589,8
Калифорний Cf 98 (251) Цельный 1173/900/1652 15,10 1,3 2,8,18,32,28,8,2 608
Углерод C 6 12.0107 Цельный 3823/3550/6422 4300/4027 / 7280 2.260 2,55 153,9 2,4 1086,5
Церий Ce 58 140,116 Цельный 1071/798/1468 3633/3360/6080 6,689 1,12 50 2,8,18,19,9,2 534,4
Цезий Cs 55 132, Цельный 302/28/83 944/671 / 1240 1.879 0,79 45,5 2,8,18,18,8,1 375,7
Хлор Cl 17 35,453 Газ 172 / -102 / -151 239 / -34 / -29 0,003214 3,16 349 2,8,7 1251,2
Хром Cr 24 51.9961 Твердый 2180/1907 / 3464 2944/2671/4840 7.140 1,66 64,3 2,8,13,1 652,9
Кобальт Co 27 58,933200 Цельный 1768/1495/2723 3200/2927/5300 8,900 1,88 63,7 2,8,15,2 760,4
Медь Cu 29 63,546 Цельный 1358/1085/1984 2835/2562 / 4643 8.920 1,90 118,4 2,8,18,1 745,5
Кюрий Cm 96 (247) Цельный 1618/1345/2453 3383/3110 / 5630 13,510 1,3 2,8,18,32,25,9,2 581
Диспрозий Dy 66 162,50 Твердый 1629/1356 / 2473 3503/3230/5846 8.219 50 2,8,18,27,8,2 565,8
Эйнштейний Es 99 (252) Цельный 1133/860/1580 1,3 2,8,18,32,29,8,2 619
Эрбий Er 68 167,259 Твердый 1770/1497/2726 3141/2868 / 5194 9.066 1.24 50 2,8,18,30,8,2 589,3
Европий Eu 63 151,964 Цельный 1095/822/1511 1800/1527 / 2780 5,244 50 2,8,18,25,8,2 547,1
Фермий Fm 100 (257) Цельный 1800/1527/2780 1.3 2,8,18,32,30,8,2 627
Фтор F 9 18.9984032 Газ 53 / -220 / -364 85 / -188 / -307 0,001696 3,98 328 2,7 1681,0
Франций Fr 87 (223) Цельный 300/27/80 950/677/1250 0.7 2,8,18,32,18,8,1 380
Гадолиний Gd 64 157,25 Твердый 1586/1313/2395 3523/3250 / 5882 7,01 1,2 50 2,8,18,25,9,2 593,4
Галлий Ga 31 69,723 Твердый 303/30/86

2477/2204/3999

5.904 1,81 28,9 2,8,18,3 578,8
Германий Ge 32 72,64 Твердый 1211/938/1721 3093/2820/5108 5,23 2,01 119 2,8,18,4 762
Золото (Aurum) Au 79 196.96655 Цельное 1337/1064/1948 3129/2856/5173 19.300 2,54 222,8 2,8,18,32,18,1 890,1
Гафний Hf 72 178,49 Цельный 2506/2233/4051 4876 / 4603/8317 13,310 1,3 0 2,8,18,32,10,2 658,5
Гелий He 2 4,002602 Газ 0 / -273 / -460 4 / -269 / -452 0.0001785 0 2 2372,3
Гольмий Ho 67 164.93032 Цельный 1936/1663/3025 3675/3402/6155 9.841 1.27 50 2,8,18,29,8,2 581,0
Водород H 1 1,00794 Газ 14 / -259 / -434 20 / -253 / -423 0.0000899 2,20 72,5 1 1312,0
Индий In 49 114,818 Цельный 430/157/314 2345/2072/3761 7,310 1,78 28,9 2,8,18,18,3 558,3
Йод I 53 126. Твердый 387/114/237 457/184/364 4.940 2,66 295,2 2,8,18,18,7 1008,4
Иридий Ir 77 192,217 Твердый 2739/2466/4471 4701/4428 / 8002 22,650 2,20 151 2,8,18,32,15,2 880
Железо (железо) Fe 26 55,845 Цельное 1811 / 1538/2800

3434/2861/5182

7.874 1,83 157 2,8,14,2 762,5
Криптон Kr 36 83,798 Газ 116 / -157 / -251 120 / - 153 / -244 0,00375 3,0 0 2,8,18,8 1358,8
Лантан La 57 138.9055 Твердый 1193/920/1688 3737/3464/6267 6.146 1,10 48 2,8,18,18,9,2 538,1
Лоуренсий Lr 103 (262) Цельный 1900/1628/2960 2,8,18,32,32,8,3 470
Свинец (отвес) Pb 82 207,2 Цельный 601/327/621 2022/1749/3180 11.340 2,33 35,1 2,8,18,32,18,4 715,6
Литий Li 3 6,941 Твердый 454/181/357 1615 / 1342/2447 0,535 0,98 59,6 2,1 520,2
Лютеций Lu 71 174,967 Твердый 1936/1663/3025 3675/3402 / 6155 9.841 1,27 50 2,8,18,32,9,2 523,5
Магний Mg 12 24,3050 Цельный 923/650/1202 1363 / 1090/1994 1,738 1,31 0 2,8,2 737,7
Марганец Mn 25 54,9380 Твердый 1519/1246/2275 2334 / 2061/3742 7.470 1,55 0 2,8,13,2 717,3
Менделевий Md 101 (258) Цельный 1100/827/1520 1,3 2,8,18,32,31,8,2 635
Ртуть (гидраргрум) Hg 80 200,59 Жидкость 234 / -39 / -38 630/357/674 13.534 2,0 0 2,8,18,32,18,2 1007,1
Молибден Mo 42 95,94 Твердый 2896/2623/4753 4912 / 4639/8382 10,280 2,16 71,9 2,8,18,13,1 684,3
Неодим Nd 60 144,24 Цельный 1294/1021 / 1870 3373/3100/5612 7.010 1,14 50 2,8,18,22,8,2 533,1
Неон Ne 10 20,1797 Газ 25 / -249 / -415 27 / -246 / -411 0,0009 0 2,8 2080,7
Нептуний Np 93 (237) Твердый 917/644/1191 4273/4000/7232 20.450 1,36 2,8,18,32,22,9,2 604,5
Никель Ni 28 58,6934 Цельный 1728/1455/2651 3186 / 2913/5275 8,908 1,91 112 2.8.16.2 737,1
Ниобий (колумбий) Nb 41 92. Твердый 2750/2477/4490 5017/4744/8571 8.570 1,6 86,1 2,8,18,12,1 652,1
Азот N 7 14,0067 Газ 63 / -210 / -346 77 / -196 / -320 0,001251 3,04 7 2,5 1402,3
Nobelium 102 (259) Цельный 1100/827/1520 1.3 2,8,18,32,32,8,2 642
Осмий Os 76 190,23 Твердый 3306/303/5491 5285/5012 / 9053 22,610 2,2 106,1 2,8,18,32,14,2 840
Кислород O 8 15,9994 Газ 55 / -218 / -361 90 / -183 / -297 0.001429 3,44 144 2,6 1313,9
Палладий Pd 46 106,42 Цельный 1828/1555/2831 3236/2963/5365 12,023 2,20 53,7 2,8,18,18 804,4
Фосфор P 15 30.973761 Твердый 317/44/111 554/280/537 1.823 2,19 72 2,8,5 1011,8
Платина Pt 78 195.078 Цельный 2041/1768/3215

4098/3825/6917

21,090 2,28 205,3 2,8,18,32,17,1 870
Плутоний Pu 94 (244) Твердый 913/640 / 1184 3503/3230/5846 19.816 1,28 2,8,18,32,24,8,2 584,7
Полоний Po 84 (209) Твердый 527/254/489 1235/962/1763 9,196 2,0 183,3 2,8,18,32,18,6 812,1
Калий (Kalium) K 19 39,0983 Цельный 337/63/146 1032/759/1398 0.856 0,82 48,4 2,8,8,1 418,8
Празеодим Pr 59 140. Цельный 1204/931/1708 3563/3290/5954 6,640 1,13 50 2,8,18,21,8,2 527
Прометий PM 61 (145) Твердый 1373/1100 / 2012 3273/3000/5432 7.264 50 2,8,18,23,8,2 540
Протактиний Па 91 231.03588 Твердый 1845/1572/2861 4273/4000 / 232 15,370 1,5 2,8,18,32,20,9,2 568
Радий Ra 88 (226) Цельный 973 / 700/1292 2010/1737/3158 5.0 0,9 2,8,18,32,18,8,2 509,3
Радон Rn 86 (222) Газ 202 / -71 / - 96 211 / -62 / -79 0,00973 0 2,8,18,32,18,8 1037
Рений Re 75 186.207

Цельный

3459/3186/5767 5869/5596/10105 21.020 1,9 14,5 2,8,18,32,13,2 760
Родий Rh 45 102, Цельный 2237/1964/3567 3968 / 3695/6683 12,450 2,28 109,7 2,8,18,16,1 719,7
Рубидий Rb 37 85,4678 Твердый 312/39 / 103 961/688/1270 1.532 0,82 46,9 2,8,18,8,1 403,0
Рутений Ru 44 101,07 Твердый 2607/2334/4233 4423/4150 / 7502 12,370 2,2 101,3 2,8,18,15,1 710,2
Самарий Sm 62 150,36 Цельный 1345/1072/1961 2076/1803/3277 7.353 1,17 50 2,8,18,24,8,2 544,5
Скандий Sc 21 44.955910 Цельный 1814/1541/2806 3103 / 2830/5126 2,985 1,36 18,1 2,8,9,2 633,1
Селен Se 34 78,96 Твердый 494/221/430 ​​ 958/685/1265 4.819 2,55 195 2,8,18,6 941,0
Кремний Si 14 28.0855 Твердый 1687/1414/2577 3173/2900/5252 2,330 1,90 133,6 2,8,4 786,5
Серебро (Argentum) Ag 47 107,8682 Твердое 1235/962/1763 2435 / 2162/3923 10.490 1,93 125,6 2,8,18,18,1 731,0
Натрий (Натрий) Na 11 22,989770 Твердый 371/98/208 1156/883/1621 0,968 0,93 52,8 2,8,1 495,8
Стронций Sr 38 87,62 Твердый 1050/777/1430 1655/1382/2519 2.630 0,95 5,03 2,8,18,8,2 549,5
Сера S 16 32,065 Твердый 388/115/239 718/445 / 832 1,960 2,58 200 2,8,6 999,6
Тантал Ta 73 180,9479 Цельный 3290/3017/5462 5731/5458 / 9856 16.650 1,5 31 2,8,18,32,11,2 761
Технеций Tc 43 (98) Цельный 2430/2457/3914 4538/4265/7709 11,500 1,9 53 2,8,18,13,2 702
Теллур Te 52 127,60 Твердый 723 / 450/841 1261/988/1810 6.240 2,1 190,2 2,8,18,18,6 869,3
Тербий Tb 65 158. Цельный 1629/1356/2473 3503/3230 / 5846 8,219 50 2,8,18,27,8,2 565,8
Таллий Tl 81 204,3833 Твердый 577/304/579 1746/1473/2683 11.850 1,62 19,2 2,8,18,32,18,3 589,4
Торий Th 90 232,0381 Твердый 2023/1750/3182 5093 / 4820/8708 11,724 1,3 2,8,18,32,18,10,2 587
Тулий TM 69 168.93421 Твердый 1818 / 1545/2813

2223/1950/3542

9.321 1,25 50 2,8,18,31,8,2 596,7
Олово (олово) Sn 50 118,710 Цельное 505/232/449 2875/2602/4715 7,310 1,96 107,3 ​​ 2,8,18,18,4 708,6
Титан Ti 22 47,867 Цельный 1941 / 1668/3034 3560/3287/5948 4.507 1,54 7,6 2,8,10,2 658,8
Вольфрам (Wolfram) W 74 183,84 Цельный 3695/3422/6191 5828 / 5555/10031 19,250 2,36 78,6 2,8,18,32,12,2 770
Уран U 92 238,02891 Цельный 1408/1135 / 2075 4200/3927/7100 19.050 1,38 2,8,18,32,21,9,2 597,6
Ванадий V 23 50.9415 Цельный 2183/1910/3170 3680 / 3407/6164 6,110 1,63 50,6 2,8,11,2 650,9
Ксенон Xe 54 131,293 Газ 161 / -112 / - 169

165 / -108 / -162

0,0059 2.6 0 2,8,18,18,8 1170,4
Иттербий Yb 70 173,04 Цельный 1092/819/1506 1469/1196/2185 6.570 50 2,8,18,32,8,2 603,4
Иттрий Y 39 88. Цельный 1799/1526/2779 3618 / 3345/6053 4.472 1,22 29,6 2,8,18,9,2 600
Цинк Zn 30 65,409 Цельный 693/420/787 1180/907 / 1664 7,140 1,65 0 2,8,18,2 906,4
Цирконий Zr 40 91,224 Цельный 2128/1855/3371 4682 / 4409/7968 6.511 1,33 41,1 2,8,18,10,2 640,1

1) Стандартный средний атомный вес (IUPAC 1997) для изотопов, естественно присутствующих в элементе.

  • u = атомная единица массы, 1 u = 1,66 10 -27 кг

2) Точка плавления - это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое. Преобразователь температуры

3) Точка кипения - это температура, при которой вещество переходит из жидкого состояния в газообразное.

4) Плотность (масса / объем) при стандартной температуре и давлении, выраженная в граммах / см 3 . Стандартная температура равна 0 ° C или 32 ° F, а стандартное давление равно 1 атм, 101,3 кПа или 760 мм рт.ст. (торр)

5) Электроотрицательность, определенная по шкале Полинга. Электроотрицательность - это мера тенденции атома притягивать связывающую пару электронов. Чаще всего используется шкала Полинга. Фтору (наиболее электроотрицательному элементу) присвоено значение 4.0, а значения варьируются до цезия и франция, которые являются наименее электроотрицательными при 0,7.

6) Сродство к электрону чаще всего определяют как высвобождаемую энергию (E начальная + E конечная ), когда дополнительный электрон присоединяется к нейтральному атому или молекуле (в газовой фазе ) с образованием отрицательной ион. Другое эквивалентное определение - это энергия, необходимая для отрыва электрона от однозарядного отрицательного иона (энергия для процесса X - (г) -> X (г) + e - ).Это также можно описать как вероятность нейтрального атома получить электрон. Значения варьируются от 0 до 349 кДж / моль.

7) Конфигурация электронов на оболочку указывает количество электронов в каждой оболочке электронов, начиная с внутренней оболочки.

8) 1-я энергия ионизации - это энергия, необходимая для удаления наиболее слабо удерживаемого электрона из одного моля из газообразных атомов, чтобы произвести 1 моль из газообразных ионов , каждый с зарядом 1+: X (г) - -> X + (g) + e - Это также можно описать как вероятность нейтрального атома отдать электрон.Энергия ионизации измеряется в кДж / моль (килоджоулях на моль). Они варьируются от 380 до 2372 кДж / моль.

.

нервная система | Определение, функции, структура и факты

Самый простой тип ответа - это прямая индивидуальная реакция на стимул-ответ. Изменение окружающей среды - это стимул; реакция организма на это есть ответ. У одноклеточных организмов реакция является результатом свойства клеточной жидкости, называемого раздражительностью. У простых организмов, таких как водоросли, простейшие и грибы, реакция, при которой организм движется к стимулу или от него, называется таксисом.В более крупных и сложных организмах - тех, в которых реакция включает синхронизацию и интеграцию событий в различных частях тела, - механизм управления или контроллер расположен между стимулом и реакцией. У многоклеточных организмов этот контроллер состоит из двух основных механизмов, с помощью которых достигается интеграция - химической регуляции и нервной регуляции.

В химической регуляции вещества, называемые гормонами, производятся четко определенными группами клеток и либо диффундируют, либо переносятся с кровью в другие области тела, где они действуют на клетки-мишени и влияют на обмен веществ или индуцируют синтез других веществ.Изменения, возникающие в результате гормонального действия, выражаются в организме как влияние или изменения в форме, росте, воспроизводстве и поведении.

Растения реагируют на различные внешние раздражители, используя гормоны в качестве регуляторов системы "стимул-ответ". Направленные реакции на движение известны как тропизмы и являются положительными, когда движение направлено к стимулу, и отрицательными, когда оно направлено в сторону от стимула. Когда семя прорастает, растущий стебель поворачивается вверх к свету, а корни поворачиваются вниз, подальше от света.Таким образом, стебель показывает положительный фототропизм и отрицательный геотропизм, в то время как корни демонстрируют отрицательный фототропизм и положительный геотропизм. В этом примере свет и гравитация - это стимулы, а направленный рост - это реакция. Контроллерами являются определенные гормоны, синтезируемые клетками на кончиках стеблей растений. Эти гормоны, известные как ауксины, диффундируют через ткани под верхушкой стебля и концентрируются по направлению к затемненной стороне, вызывая удлинение этих клеток и, таким образом, изгиб кончика к свету.Конечным результатом является поддержание растения в оптимальном состоянии с точки зрения освещения.

У животных, помимо химической регуляции через эндокринную систему, существует еще одна интегративная система, называемая нервной системой. Нервную систему можно определить как организованную группу клеток, называемых нейронами, специализирующихся на передаче импульса - возбужденного состояния - от сенсорного рецептора через нервную сеть к эффектору, участку, в котором происходит ответ.

Организмы, обладающие нервной системой, способны к гораздо более сложному поведению, чем организмы, у которых ее нет.Нервная система, специализирующаяся на проведении импульсов, позволяет быстро реагировать на раздражители окружающей среды. Многие реакции, опосредованные нервной системой, направлены на сохранение статус-кво или гомеостаза животного. Стимулы, которые имеют тенденцию перемещать или разрушать какую-либо часть организма, вызывают реакцию, которая приводит к уменьшению неблагоприятных эффектов и возвращению к более нормальному состоянию. Организмы с нервной системой также способны выполнять вторую группу функций, которые инициируют различные модели поведения.Животные могут проходить периоды исследовательского или аппетитного поведения, строительства гнезд и миграции. Хотя эти действия полезны для выживания вида, они не всегда выполняются индивидуумом в ответ на индивидуальную потребность или стимул. Наконец, усвоенное поведение может быть наложено как на гомеостатические, так и на инициирующие функции нервной системы.

Внутриклеточные системы

Все живые клетки обладают свойством раздражительности или отзывчивости на раздражители окружающей среды, которые могут влиять на клетку по-разному, вызывая, например, электрические, химические или механические изменения.Эти изменения выражаются в виде реакции, которая может быть высвобождением секреторных продуктов клетками железы, сокращением мышечных клеток, изгибом растительной стволовой клетки или биением плетистых «волосков» или ресничек ресничными клетками. ,

Отзывчивость отдельной клетки может быть проиллюстрирована поведением относительно простой амебы. В отличие от некоторых других простейших, у амебы отсутствуют высокоразвитые структуры, которые участвуют в приеме стимулов, а также в производстве или проведении реакции.Однако амеба ведет себя так, как если бы у нее была нервная система, потому что общая отзывчивость ее цитоплазмы служит функциям нервной системы. Возбуждение, производимое стимулом, передается другим частям клетки и вызывает реакцию животного. Амеба переместится в область с определенным уровнем света. Его привлекают химические вещества, выделяемые пищей, и он проявляет реакцию при кормлении. Он также удаляется из области с ядовитыми химическими веществами и проявляет реакцию избегания при контакте с другими объектами.

.

Подготовка, характеристика и адсорбционная способность биочара и его влияние на биодоступность загрязняющих веществ: обзор

В этом документе представлен обновленный обзор субъектов, доступная альтернатива для производства биоугля из биомассы, количественная оценка и характеристика биочара, адсорбционная способность адсорбция загрязняющих веществ и влияние добавления биоугля в сельскохозяйственные почвы на биодоступность загрязняющих веществ. Свойства производимого биочара во многом зависят от состава и типа биомассы, а также от условий, при которых биомасса обугливается.Физические и химические характеристики необходимы для определения основной структуры и свойств biochar и для прогнозирования его потенциала в различных применениях в окружающей среде. Biochar является многообещающей альтернативой для лечения почв, загрязненных тяжелыми металлами и органическими соединениями, путем адсорбции и иммобилизации из-за его большой площади поверхности, заряженной поверхности и функциональных групп. В целом, биодоступность тяжелых металлов и органических соединений снижается, когда biochar вносится в почвы.

1. Введение

Biochar (BC) - это продукт с высоким содержанием углерода, получаемый, когда биомасса, такая как древесина, навоз или листья, нагревается в закрытом контейнере с небольшим количеством воздуха или без него. Говоря более техническим языком, СУ получают путем так называемого термического разложения органического материала при ограничении подачи кислорода (O 2 ) и при относительно низкой температуре (<700 ° C) [1]. Термин «BC» - относительно современная разработка, развивающаяся в связи с управлением почвами, вопросами связывания углерода и иммобилизации загрязнителей [2].

Добавление ЧУ в сельскохозяйственные почвы прогнозировалось как средство повышения плодородия почвы и смягчения последствий изменения климата [3–7]. Недавно сообщалось, что преобразование биомассы в СУ может не только привести к получению возобновляемой энергии (синтетический газ и бионефть), но также снизить содержание CO 2 в атмосфере, что свидетельствует о дополнительных исследованиях влияния и поведения BC в почве [8–11]. Показано, что внесение BC в почву улучшает структуру и свойства почвы, такие как водоудерживающая способность, содержание органических веществ, условия аэрации, значение pH, емкость катионного обмена (CEC) и образование агрегатов почвы [7 , 12–15].Потери азота и фосфора в почву при выщелачивании и выбросы парниковых газов (N 2 O и CH 4 ) из почвы могут быть уменьшены в присутствии СУ [4–6, 16]. Кроме того, BC имеет пористую структуру, заряженную поверхность и поверхностные функциональные группы (такие как карбоксильные, гидроксильные, фенольные гидроксильные и карбонильные группы). Эти свойства являются важными факторами, влияющими на миграцию, трансформацию и биодоступность загрязнителей в почве.

На рис. 1 представлена ​​схематическая диаграмма процесса для факторов, влияющих на производство и применение СУ.В этой статье содержится обзор литературы, доступной для производства ЧУ из различных категорий биомассы, количественной оценки и характеристики полученного ЧУ, адсорбционной способности, а также результатов экспериментальной работы и важности для окружающей среды.


2. Производство БК
2.1. Категория биомасс

БК состоят из ряда биомасс, которые имеют различные химические и физические свойства. Свойства каждого исходного сырья биомассы важны в процессах термической конверсии, в частности, при ближайшем анализе (зольность и влажность), теплотворной способности, долях связанного углерода и летучих компонентов [17]; процентное содержание лигнина, целлюлозы и гемицеллюлоз [18]; процент и состав неорганического вещества, объем, истинная плотность, размер частиц и содержание влаги.В производстве ЧУ используются обширные биомассы исходного сырья [17], такие как биоэнергетические культуры (ива, мискантус и просо) [19, 20], лесные остатки (опилки, зерновые культуры и скорлупа орехов) [21], органические отходы (отходы зеленых дворов и навоз) [22, 23], сельскохозяйственные отходы [24–29], кухонные отходы и осадок сточных вод [30]. Снова было обнаружено, что был предложен следующий температурно-зависимый структурный переход: (1) переход BC, имеющий кристаллическую природу исходного сырья или материала биомассы; (2) аморфный BC, который представляет собой случайную смесь термически измененных молекул и возникающих ароматических поликонденсатов; (3) составные БК, имеющие плохо структурированные графеновые стопки, закрепленные в их аморфной фазе; и (4) турбастический БЦ с преобладанием хаотических кристаллитов графита [31].В целом можно ожидать высокого выхода СУ, полученного из этой биомассы, которая содержит больше лигнина и меньше целлюлозы. Между тем пористость БУ увеличивается с увеличением содержания лигнина в биомассе. Кроме того, летучий компонент, содержание воды, размер и форма частиц биомассы будут влиять на свойства получаемого СУ. Ожидается, что СУ, образующиеся при более высоких температурах (более низкое отношение кислорода к углероду), будут -донорами, тогда как СУ, образованные при более низких температурах, будут π -акцепторами [32].СУ, произведенные из биомассы сельскохозяйственных отходов, не вызывают каких-либо заметных выбросов парниковых газов (ПГ) на основе жизненного цикла [33].

2.2. Получение BC

Карбонизированное органическое вещество может по существу иметь различные физические и химические свойства в зависимости от технологии (например, торрефикация (процесс пиролиза в основном при низкой температуре), медленный пиролиз, промежуточный пиролиз, быстрый пиролиз, газификация, гидротермальная карбонизация (HTC) , или мгновенная карбонизация), используемых для его производства [34].В отличие от значительных исследований, это уже проводилось для оценки ценности СУ как почвенной добавки [35]. Не было обнаружено ни одной публикации, в которой рассматривается использование СУ, полученных в результате современного пиролиза, в качестве улучшения почвы и иммобилизации как неорганических, так и органических загрязнителей в почвенных и водных системах. СУ может производиться как в традиционных печах для обжига земляного угля, где процессы пиролиза, газификации и сжигания осуществляются параллельно под слоем земляной печи, так и в современных ретортах СУ, где процессы пиролиза и горения физически разделены металлической перегородкой [36 ].Были опубликованы статьи о пригодности СУ для стабилизации органического углерода [3] и о пригодности СУ для улучшения свойств почвы и иммобилизации загрязняющих веществ как в почвенных, так и в растворных системах [37].

Технологию пиролиза можно отличить по времени пребывания, температуре пиролиза пиролизного материала (например, медленный и быстрый процесс пиролиза), давлению, размеру адсорбента, а также по скорости и способу нагрева (например, пиролиз начинается с сжигания топлива. , электрическим нагревом или микроволнами).Asensio et al. и IEA Bioenergy различают технологии пиролиза в зависимости от температуры пиролиза и продолжительности процесса пиролиза или карбонизации, как видно из таблицы 1 [36, 38].


Процесс Жидкость (бионефть)
(%)
Твердое вещество (BC)
(%)
Газ (синтез-газ)
(%)

Быстрый пиролиз: умеренная температура (600 ° C), шорт
.

Смотрите также