鸡粪生物炭对萘的吸附性能研究

以鸡粪为生物质原料,采用热分解法在管式炉中氮气氛围下分别于300、500、700℃温度下及在马弗炉中限氧500℃温度下制备生物炭,采用XRD、SEM和FTIR等对所制备的鸡粪生物炭进行表征,研究不同条件下所制备的鸡粪生物炭对萘吸附特性的影响,并探讨鸡粪生物炭对萘的吸附机理。结果表明,鸡粪生物炭具有凹凸不平、不规则表面的无定形炭结构,表面具有—COOH、—OH等多种含氧官能团;随着热解温度的升高,萘在鸡粪生物炭上的吸附量先减小后增加,其中,在700℃热解温度下制备的鸡粪生物炭对萘的吸附量最大;鸡粪生物炭对萘的吸附过程主要为化学吸附,而且是多层吸附,其中,700℃热解温度下制备的鸡粪生物炭对萘的吸附机制主要是疏水作用,而300℃热解温度下制备的鸡粪生物炭对萘的吸附机制主要为分配作用。     

植物修复收获物热解制备生物炭过程中重金属的稳定性研究

基于重金属污染土壤植物修复过程中产生大量含重金属的生物质收获物,以含重金属芦竹收获物为研究对象,通过在芦竹收获物中添加化学固定材料,研究其热解制备生物炭过程中As,Cd和Pb等重金属的稳定与富集特征。研究结果表明:热解过程中生物质中重金属主要富集在生物炭中,其质量分数及存在形态明显受热解温度、热解时间、固定材料种类及添加量等因素影响;在250℃下添加0.5%(质量分数,下同)的Na OH、热解0.50 h,生物炭产率达到86%;芦竹生物质热解制备生物炭过程中As的稳定适宜条件为在300℃添加2%Na OH,热解2.00 h;Cd的稳定适宜条件为在250℃添加5%Fe Cl3,热解0.50 h;Pb的稳定适宜条件为在400℃添加5%Ca CO3,热解1.00 h;添加Fe Cl3热解得到的生物炭比表面积达到0.31 m2/mg,重金属固定率提高;添加固定材料Na OH后热解制备的生物炭中As主要以残渣态存在,添加Ca CO3,Al2O3和Fe Cl3等固定材料后热解制备的生物炭中As主要以可氧化态存在;添加Na OH,Ca CO3,Al2O3和Fe Cl3等固定材料后热解制备的生物炭中Cd主要以残渣态存在,Pb主要以可氧化态存在。     

木质素基生物炭制备及对亚甲基蓝的吸附性能

研究温度对生物炭得率、吸附性能的影响.采用无氧慢速热解的方法,以酶解木质素为原料,制备不同温度下的生物质炭,测定热解得率、生物炭得率、挥发分、灰分及对亚甲基蓝的吸附值.热解试验结果表明:随着炭化温度从300℃逐渐升高到700℃,热解得率先降低后升高,挥发成分先升高后降低,生物炭得率先降低后升高.在500℃时,热解得率和生物炭得率分别为54.09%和50.77%,灰分含量为3.32%,挥发分含量为45.91%;热解温度为300℃时,木质素基生物炭对亚甲基蓝的吸附值最大,为37.31 mg/g;热解过程中,C—H、C=O键断裂.     

热解温度对秸秆生物炭钝化重金属污染土壤影响分析

为了探究热解温度对以黄豆秸秆制备生物炭对土壤重金属Pb及Cd的吸附及钝化性能,以黄豆秸秆为原材料,在300,500和700℃热解温度下制备生物炭,并探究其对土壤重金属铅锌的钝化作用。实验结果表明随热解温度升高,生物炭中碳含量呈现上升趋势,且pH由8.95升高至10.23,灰分的含量却由34.5%下降至28.6%。热解温度能对生物炭吸附重金属Pb及Cd产生影响,并且热解温度升高,重金属吸附量呈现上升趋势,并且当热解温度为700℃时,生物炭对Pb及Cd的吸附量分别为1.2和26.8 mg/g。进一步探究表明热解温度能够提高生物炭对Pb及Cd的钝化性能,机制研究表明生物炭能够提高土壤中pH,并且热解温度升高提高了残渣态Pb及Cd的含量而降低酸可提取态Pb及Cd的含量。     

四种原料热解产生的生物炭对Pb2+和Cd2+的吸附特性研究

以木屑、米糠、稻杆、玉米秸杆为原料, 在300, 400, 500, 600和700℃下, 氮气保护的无氧气氛中热解制成生物炭, 探讨不同类型生物炭对水溶液中重金属Pb²⁺和Cd²⁺的吸附效果。研究发现, 对于4种生物质原料而言, 在700℃下制备的生物炭对水溶液中Pb²⁺和Cd²⁺的吸附效果均优于其他制备温度下获得的生物炭, 其中稻杆生物炭(700℃)吸附容量最高, 对Pb²⁺和Cd²⁺分别为126.58和60.61 mg/g。利用X射线荧光光谱、环境扫描电子显微镜、气体吸附仪等方法, 分析700℃下制取的4种生物炭的矿物相元素组成、表面形貌及其比表面积。采用X射线衍射法分析4种生物炭样品在吸附重金属后的矿物相特性, 分析其重金属吸附机理。结果表明, 4种生物炭对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附均满足Langmuir等温吸附模型, 同时XRD分析显示Pb²⁺和Cd²⁺在生物炭表面以碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和亚硫酸盐形式存在。     

改性椰壳生物炭对甲基橙的吸附效果与机制

本文以椰壳为原料制备椰壳生物炭,并用于甲基橙（MO）的吸附。通过扫描电镜 （SEM）、红外光谱（FT-IR）、氮吸附（BET）、元素分析（EA）等对椰壳生物炭物化性质进行了表征,分析了活化剂种类、浸渍比、热解温度和热解时间等因素对 MO 吸附效果的影响。结果表明活化剂为KOH,浸渍比为 3:1,热解温度是700 ℃,热解时间270 min,制备的生物炭K3CBc700270比表面积为126 1.93 m2?g-1,平均孔径1.10 nm,具有优异的甲基橙去除效果,当甲基橙浓度为100 mg?L-1,添加量为5 mg,吸附时间270 min,MO去除达到95.31 %。研究吸附机制发现吸附等温线数据拟合符合Langmuir 模型,吸附动力学数据拟合符合拟二级动力学模型,说明吸附以化学单层吸附为主,物理吸附为辅。结果证明椰壳生物炭K3CBc700270具有开发为去除水染料污染物吸附剂的潜力。     

污泥基生物炭对重金属的吸附作用

为研究市政污泥基生物炭对重金属的吸附性能,进而作为吸附材料应用于污染修复中,在900℃下无氧热解制备生物炭,利用静态平衡法测定生物炭对重金属Pb、Zn、Cu、Cd的吸附效果。结果表明:污泥基生物炭具有良好的吸附性能,吸附容量比市售活性炭高一个数量级,对Pb、Zn、Cu、Cd的最大吸附量实测值分别为(104.15±1.60)mg/g、(36.05±0.87)mg/g、(41.30±1.38)mg/g和(37.17±2.59)mg/g。污泥基生物炭具有很强的pH缓冲能力,平衡后溶液pH值大幅提高约2~3,溶液可由酸性变为近中性甚至碱性。平衡过程中,污泥基生物炭可释放大量的Ca2+离子,释放量与重金属离子初始质量浓度正相关,在0.2%污泥基生物炭投加、重金属质量浓度250mg/L以内时,Ca2+离子质量浓度为32.07~72.86mg/L。污泥基生物炭具有很强的重金属吸附能力,主要吸附机理为表面沉淀和离子交换。     

苜蓿生物炭对磺胺甲恶唑的吸附机理研究

该文以紫花苜蓿为原料,分别在600℃、700℃和800℃下热解制备生物炭,研究其对水溶液中磺胺甲恶唑的吸附机理.通过元素分析、FTIR、BET、XRD等方法对制备的生物炭进行表征,探究了热解温度、环境温度、初始抗生素浓度、溶液pH值、离子强度以及离子类型等对磺胺甲恶唑吸附的的影响,应用吸附动力学和吸附等温线研究生物炭对...     

赋硫生物炭的制备及在去除废水有机物中的应用

以花生壳为基体,锥形瓶为反应装置,在300℃下热解4h,制备了花生壳基生物炭.在此基础上,进一步对其进行了功能化,合成了疏水性较强的赋硫生物炭.同时采用Bohem滴定、红外光谱和紫外光谱对所得赋硫生物炭的官能团进行了表征和分析,并对影响赋硫生物炭吸附性能的主要因素进行了系统考察.结果表明:同一功能性生物炭在不同时间和温度的制备条件下呈现出不同的吸附性能,而不同官能团的功能炭对有机污染物的吸附能力也不同,赋硫生物炭在同等条件下显示出最强的吸附效果,可以有效消除废水中的苯系有机物.此制备方法原料易得,成本低,制备过程简单,所得材料吸附性能好,在处理废水中有着很强的应用价值.     

人粪生物炭的制备及性能分析

以人粪为原料制备生物炭,以得率、碘吸附值和亚甲基蓝吸附值为评价指标,考察制备过程中升温速率、热解温度和热解时间等因素对自制人粪生物碳吸附性能的影响。利用比表面积及孔径分析仪分析人粪生物碳的孔径分布和孔容以及比表面积。利用扫描电镜和XRD对生物碳的表面形貌和晶体结构进行分析。采用正交实验,确定最佳制备工艺条件。研究结果表明:在最优制备工艺条件下(升温速率15℃/min,热解温度600℃,热解时间70 min),人粪生物炭平均得率为49%,碘吸附平均值为682 mg/g,亚甲基蓝吸附平均值为93 mL/g。在最优条件下制得的人粪生物碳比表面积为690.8 m~2/g,总孔容积为0.329 cm~3/g,中孔容积和微孔容积分别为0.235 cm~3/g和0.087 cm~3/g,平均孔径2.832 nm。生物碳表面比较粗糙,呈现凹凸不平、蜂窝状结构,并且表面存在发达的、孔径不一的孔结构,孔的形状多样。自制人粪生物碳中一部分碳原子形成了比较稳定的片层石墨结构,有利于应用中生物炭性质保持相对稳定。     

木质纤维素基生物炭对葡萄糖厌氧消化性能的影响及机理研究

生物炭是提高厌氧消化性能的有效添加剂,由于生物炭性质的多样性和厌氧体系的复杂性,生物炭对厌氧消化的促进机理尚未得到全面认识。以生物质纯组分——纤维素、半纤维素和木质素为原料,分别采用水热法和热解法制备了生物炭,考察了生物炭对葡萄糖厌氧消化的影响,并从微生物分析、官能团组成和电导率等方面探究了其作用机理。结果表明：与对照组相比,生物炭的添加能加快葡萄糖厌氧消化速率,提高消化效率;相较于纤维素和半纤维素,以木质素为原料制备的生物炭的效果更好;以木质素为原料制备的水热炭和热解炭均能在一定程度上富集互养型发酵细菌,这可能有助于促进直接种间电子转移（DIET）机制的建立,从而提高产甲烷速率;生物炭丰富的表面含氧官能团和较大的电导率可能是其强化厌氧消化效果的关键特性;通过变异性分析发现,相较于制备方法,累积产甲烷量对生物炭原料的依赖性更大。     

木质纤维素基生物炭对葡萄糖厌氧消化性能的影响及机理研究

生物炭是提高厌氧消化性能的有效添加剂,由于生物炭性质的多样性和厌氧体系的复杂性,生物炭对厌氧消化的促进机理尚未得到全面认识。以生物质纯组分——纤维素、半纤维素和木质素为原料,分别采用水热法和热解法制备了生物炭,考察了生物炭对葡萄糖厌氧消化的影响,并从微生物分析、官能团组成和电导率等方面探究了其作用机理。结果表明：与对照组相比,生物炭的添加能加快葡萄糖厌氧消化速率,提高消化效率;相较于纤维素和半纤维素,以木质素为原料制备的生物炭的效果更好;以木质素为原料制备的水热炭和热解炭均能在一定程度上富集互养型发酵细菌,这可能有助于促进直接种间电子转移（DIET）机制的建立,从而提高产甲烷速率;生物炭丰富的表面含氧官能团和较大的电导率可能是其强化厌氧消化效果的关键特性;通过变异性分析发现,相较于制备方法,累积产甲烷量对生物炭原料的依赖性更大。     

杨树人工林沼液和生物炭混施对表层土壤活性有机碳的影响

人工林施肥是一种重要的经营管理措施,而近年来沼液的处理与生物炭肥的使用也引起了人们广泛关注。在苏北杨树人工林集中分布区开展了沼液(施用量为0、125、250、375 m³/hm²)和生物炭(施用量为0、40、80、120 t/hm²)交互肥效实验,结果表明:①在所有沼液施肥水平中,生物炭的施用增加了表层土壤的活性有机碳,并提高了土壤微生物生物量碳氮比,使得微生物群落向真菌主导类型发展; ②在所有沼液施肥水平中,生物炭的添加显著提高了表层土壤(0～10 cm)的pH,促进了土壤的氮矿化和硝化作用; ③沼液和生物炭对土壤活性有机碳和pH具有显著的交互效应。因此,沼液和生物炭混施能进一步促进土壤活性有机碳的含量,改良土壤肥力,提高人工林生态系统生产力。     

沼液与生物炭联合施用对杨树人工林土壤甲螨密度的影响

沼液作为一种有机肥，富含多种营养元素及氨基酸、腐殖酸、吲哚乙酸等物质，能有效提高土壤肥力，减少化肥投入。生物炭是生物质经高温裂解产生的化学性质稳定的高度芳香化富碳固体物质，能缓释沼液的养分。采用沼液与生物炭混施杨树人工林，探讨土壤动物优势类群甲螨（oribatida）个体密度的响应，为进一步深入了解土壤动物及其生态过程，以及人工林的科学经营提供参考。     

不同热解温度生物炭改良铅和镉污染土壤的研究

 为了探究热解温度对生物炭修复重金属污染土壤的影响,将300℃、500℃和700℃下制备的生物炭加入铅（Pb）和镉（Cd）污染土壤进行培养,检测重金属形态的变化。结果表明,加入生物炭培养60d后,Pb和Cd污染土壤pH值较对照上升0.35—0.86单位值,土壤中重金属的酸可提取态含量下降,残渣态含量上升,对目标重金属生物有效性降低的改良效果700℃>500℃>300℃;在生物炭添加量相同的情况下,复合污染土壤中Pb的残渣态含量比对应单一污染高50.60%—72.79%,而复合污染土壤中Cd的酸可提取态含量较对应单一污染高7.53%—12.99%;热解温度影响生物炭的表面特征和吸附重金属机制,进而影响生物炭改良土壤中目标重金属形态分布。     

蚓粪生物炭的氧化处理研究

将蚯蚓粪便慢速热解制成蚓粪生物炭(VB),使用一定浓度的硝酸和硫酸分别对其氧化处理得到氧化后的蚓粪生物炭(OVB)。利用扫描电镜、红外光谱研究了OVB的孔隙、表面官能团情况,考察了氧化剂种类、浓度及处理时间对OVB吸附性能的影响。结果表明,20%硝酸氧化2 h制得的OVB-N-20%-2,其孔隙较发达、均匀,且对亚甲基蓝的去除效果最好。经红外谱图分析,VB、OVB-S-95%-2(VB经95%硫酸氧化2h)及OVB-N-20%-2官能团特征吸收峰位置相近,且在1600cm-1附近与800cm-1-600 cm-1均有吸收峰,表明蚯蚓粪便经高温热解制备的生物炭具有芳香性。     

修井作业浮动式井口防溅保护器的研制

修井作业中,井口的废液对施工效率及人身安全的影响巨大。如何防止废液四溅显得非常重要。针对目前应用的防溅保护装置的不足,提出了一种新颖的浮动式井口防溅保护器,并对该装置进行了材料的优选以及关键部件受力计算。该装置设计新颖、操作简单、废液收集效率高,可广泛应用于修井作业中。     

不同碳化温度下玉米秸秆生物炭的结构性质及其对氮磷的吸附特性

以玉米秸秆为生物质材料, 分别在250,350,450 ℃碳化温度下制备3种玉米秸秆生物炭（分别命名为B250,B350,B450）, 利用红外光谱和扫描电镜对其结构和表面形貌进行表征, 并通过实验室模拟考察其对氮磷的吸附性能. 结果表明： 随着碳化温度的升高, 玉米秸秆生物炭表面的微孔形变程度加剧, 粗糙程度增大, 芳构程度提高, 稳定性增强; B250玉米秸秆生物炭稳定性相对较弱, 在吸附过程中存在较强的磷释放作用, 对磷呈现显著负吸附; B350和B450对磷的吸附动力学过程均可用Lagergren准二级动力学模型描述; 3种玉米秸秆生物炭对磷的吸附热力学过程均可用Langmuir方程描述, 对磷的饱和吸附量为B450>B350>B250; 玉米秸秆生物炭对氮的吸附动力学过程符合Lagergren准二级动力学模型, 吸附热力学过程符合Langmuir方程, 对氮的吸附速率为B450>B350>B250, 饱和吸附量为B450>B350>B250.     

生物炭改性填埋场覆盖粉土的甲烷氧化能力试验研究

试验采用一种填埋场覆盖粉土作为土料,分别以木屑和水稻秸秆为原料热解的生物炭作为土料的改良剂,通过30天的甲烷氧化培养瓶试验研究了粉土以及两种不同生物炭改性土的甲烷氧化能力,同时研究了土样含水率对其甲烷氧化能力的影响。试验结果表明：两种生物炭均能提高粉土的甲烷氧化能力2.5倍左右。试验中所有土样在含水率在10%时几乎没有甲烷氧化能力,粉土以及两种生物炭改性土的甲烷氧化适宜含水率范围也各不相同,掺入生物炭能够增大粉土的甲烷氧化适宜含水率范围;本文运用击实曲线估计了试验中土样的水气双开敞(即水气都连通)条件的含水率范围,其结果表明：土样的水气双开敞条件含水率界限差值越大,土样的甲烷氧化适宜含水率界限差值也越大。掺入生物炭增大了粉土土样的水气双开敞条件的含水率范围,因此增大了其甲烷氧化适宜含水率范围。