不同生物炭进入土壤后对304不锈钢腐蚀的影响

生物炭在土壤应用过程,不可避免地会对与土壤之间接触的机械设备部分产生腐蚀作用。为探究生物炭应用于农业生产中对机械设备以及金属工具损耗的影响,采用分别在700、400和100℃温度下裂解制备的小麦秸秆生物炭(WB)、水稻秸秆生物炭(RB)和松木生物炭(PB)的生物炭对304不锈钢板材进行腐蚀处理,并测量其极化曲线和电化学阻抗谱和腐蚀表现。结果表明:与空白组(CK)对比,相较于304不锈钢的腐蚀速率,在施入WB的土壤中,腐蚀速率会随着WB裂解温度的增大而增大;而加入RB的土壤会加剧不锈钢的腐蚀,其中在加入400℃RB的土壤中腐蚀速率达到最大;这是因为WB和RB的加入会提升土壤中的Cl~-含量至足以达到点蚀效应的程度加速了不锈钢板材的腐蚀。与此同时,发现100℃制备的PB生物炭可以抑制不锈钢的腐蚀。总而言之,不同生物质和制备温度的生物炭在土壤实际应用中表现出不同的腐蚀和抗腐蚀特性,因此深入研究这些方面将为其农业应用具有深远影响。     

生物炭对杨树人工林土壤微生物生物量碳、氮、磷及其化学计量特征的影响

【目的】揭示林分尺度下添加生物炭对土壤微生物生物量碳(SMBC)、土壤微生物生物量氮(SMBN)、土壤微生物生物量磷(SMBP)含量及其化学计量特征的影响,深入了解生物炭对杨树人工林土壤微生物群落结构与功能的影响,系统阐明生物炭调控人工林C、N、P生物地球化学循环的土壤微生物学机理,为在平原地区人工林生态系统中安全推广生物炭固碳增汇技术提供理论依据。【方法】以江苏省东台林场的杨树人工林为对象,设置生物炭添加量低(T1,40 t/hm²)、中(T2,80 t/hm²)、高(T3,120 t/hm²)3种处理及对照(不添加CK),测定SMBC、SMBN、SMBP含量及其化学计量特征(土壤微生物生物量碳、氮、磷含量比,即m(SMBC)/m(SMBN)、m(SMBC)/m(SMBP)、m(SMBN)/m(SMBP),文后简写为SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP)在不同处理间的差异,及其与土壤理化性质之间的关系。【结果】①与对照样地相比,3种生物炭添加处理均提高了SMBC、SMBN和SMBP含量。T1、T2、T3处理样地SMBC含量分别为对照样地的1.08、1.15、1.19倍; SMBN含量分别为对照样地的1.12、1.24、1.34倍; SMBP含量分别为对照样地的1.11、1.26、1.41倍; ②T1处理样地的SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP分别为15.7、85.0、5.4,T2处理样地的分别为15.1、78.6、5.2,T3处理样地的分别为14.3、73.3、5.1。与对照相比,3种生物炭添加处理均显著降低了SMBC/SMBN和SMBC/SMBP,且不同处理间差异显著(P<0.05),但仅T2、T3处理显著降低了SMBN/SMBP(P<0.05); ③SMBC、SMBN、SMBP含量均具有显著的季节变异,其中在植物休眠季节(2014年12月及2015年3月),SMBC、SMBN及SMBP的含量均维持在较高水平,而在植物生长的旺盛季节(2015年7月及2015年10月),其含量下降至较低水平,但SMBC/SMBN、SMBC/SMBP、SMBN/SMBP的季节变化与此完全相反; ④添加生物炭提高了土壤可溶性有机碳、硝态氮、速效磷、全氮和总有机碳含量,增加了土壤pH和含水率,但是降低了土壤密度和铵态氮含量; ⑤相关性分析表明,SMBC含量与土壤可溶性有机碳(DOC)、pH、含水率(SMC)、硝态氮(NO^-₃-N)和速效磷(AP)呈极显著正相关关系(P<0.01),与铵态氮(NH⁺₄-N)呈极显著负相关关系(P<0.01),而与土壤密度、全氮(TN)和总有机碳(TOC)相关性不显著(P≥0.05); SMBN与SMBP的含量表现较为一致,均与DOC、pH、SMC、NO^-₃-N、AP、TN呈极显著正相关关系(P<0.01),与NH⁺₄-N呈极显著负相关关系(P<0.01),而与土壤密度和TOC相关性不显著(P≥0.05)。【结论】添加生物炭能够显著提升SMBC、SMBN、SMBP含量,并有效降低SMBC/SMBN、SMBC/SMBP和SMBN/SMBP,有利于促进土壤微生物对N、P养分的固持与周转,进而改善土壤对N、P养分的供应。研究还发现,研究区杨树人工林生长可能存在N、P养分限制现象。     

香樟叶生物质炭制备及其吸附孔雀石绿性能研究

该文在温度300℃、450℃、600℃、750℃下热裂解香樟叶制备香樟叶生物质炭,采用比表面积仪、扫描电镜、热失重仪表征了香樟叶生物质炭的物理性质,并研究了不同温度下制备的香樟叶生物质炭吸附阳离子染料孔雀石绿的性能.结果表明:450℃、600℃、750℃制备的香樟叶生物质炭为一种对热稳定的大孔和介孔吸附材料,并对孔雀石绿呈现优良的吸附性能,吸附过程遵循Langmiur模型.结论:在450℃、600℃、750℃条件下制备的香樟叶生物质炭可作为一种潜在的处理含阳离子污染物废水的吸附材料.     

稻壳质介孔炭的制备与成孔机制

以稻壳为原料、KOH为活化剂,采用炭化和活化两步法制备了介孔炭。采用比表面积测定仪测定介孔炭的N2吸附脱附等温线,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、小角X射线衍射分析仪(SAXRD)表征介孔炭形成过程中的物相变化与显微结构,由同步热分析质谱联用仪(TG-MS)分析生成的气体成分并推测成孔机制。结果表明:稻壳在420℃下炭化4 h,再将KOH与炭化稻壳按质量比3∶1混合均匀后,在750℃下活化1h,所制备的活性炭平均孔径为2.3 nm,最可几孔径4.5 nm,比表面积高达2175 m2/g,介孔率达到78.57%;同时,炭化稻壳在KOH的活化过程中生成的气体成分含有CO、CO2和H2O,炭化稻壳中SiO2与KOH的高温分解物K2O反应生成K2Si4O9。     

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...     

生物炭应用于环境吸附和储能器件的研究进展

生物炭是以废弃生物质为原材料,在无氧或者缺氧条件下热处理得到的固体碳材料。它有着优异的性能和较高的利用价值,可以应用于水污染处理、土壤改良和修复、超级电容器等人类生产生活的各个方面。文章综述了近年来生物炭应用于环境吸附和储能器件的研究进展。     

玉米芯基生物炭的制备及其吸附性能

采用农业废弃物玉米芯作为原材料,通过生物碳化(HTC)的方法在不同温度下制备低成本、高性能吸附剂用生物炭.该生物炭具有介孔结构,表面含有丰富的含氧官能团,如—OH,C==O,C—O等,其种类及密度受水热温度的影响.以亚甲基蓝(MB)作为模型吸附剂,进一步研究了生物炭的吸附性能.吸附动力学研究表明符合拟二级动力学模型吸附行为,且225 ℃水热条件下得到的生物炭具有最大吸附量(41.37 mg/g)和最高吸附速率.等温吸附平衡数据与Langmuir等温模型吻合较好,表明生物炭对MB的吸附是单层吸附;生物炭表面含氧官能团与MB分子相互作用有助于吸附过程.     

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。     

不同热解温度下生物质废弃物制备的生物质炭组成及结构特征

以玉米秸秆、 树枝和树叶3种生物质废弃物为原料, 分别采用差热/热重分析(TG/DTG)、 红外光谱(FT IR)、 Boehm滴定及X射线衍射（XRD）方法考察热解温度为350,550,750 ℃时制备的生物质炭结构及组成特征. 结果表明： 玉米秸秆原料的热稳定性最低, 热解过程中质量损失最大, 其次是树枝和树叶; 玉米秸秆原料的XRD谱弥散程度最大, 构成炭的微晶层数相对较少; 不同原料在相同温度制备的生物质炭, 其单位质量含有的表面官能团种类和总量相近, 但pH值差别较大, 其中玉米秸秆制成的生物质炭pH最大; 随着温度的升高, 相同原料制备生物质炭的芳香化程度增加, 表面官能团总量减少, pH值升高, 纤维素和半纤维素特征峰消失, 结构趋于石墨微晶.