功能化生物炭吸附水中无机污染物的研究进展

生物炭作为一种多孔材料可用于污染水体修复,但生物质直接制备的原始生物炭通常吸附能力有限且回收再利用和固液分离困难。以原始生物炭为基础,通过各种改性技术制得的功能化生物炭在水处理领域表现出巨大的应用潜力。归纳和分析了近年来功能化生物炭对水体无机物污染物的吸附研究,总结了吸附水体无机污染物的功能化生物炭的制备方法、吸附性能、机制和影响因素。在此基础上,从实际应用、经济和技术可行性等方面提出了今后研究的重点。     

废弃生物质强化生态袋脱氮除磷的效果

针对传统生态袋脱氮除磷效果不佳的问题,对添加废弃生物质(生物质钙化物和农业废弃物)的生态袋强化水质净化的效果进行研究.通过物化特性分析和磷吸附试验,筛选出磷吸附效果最佳的生物质钙化物,然后将其与经碱处理的农业废弃物(稻草、丝瓜络和玉米芯)同时加入生态袋袋体中,考察废弃生物质对水体的净化效果和对微生物群落结构的影响,并进...     

生物质炭对黑土磷吸附-解吸特性的影响

利用平衡法研究添加不同质量分数的3种生物质炭(玉米秸秆、稻壳和松木)对黑土中磷吸附和解吸特性的影响.结果表明:随着生物质炭添加质量分数的增加,生物质炭对黑土中磷的吸附量先增加后减少,当添加质量分数为1.2%时,黑土对磷的吸附量最大;添加不同生物质炭对黑土中磷的吸附能力影响顺序为:松木玉米秸秆稻壳;添加松木生物质炭的黑土对磷的实际最大吸附量为0.697mg/g;添加生物质炭的黑土对磷的吸附量和解吸量均随加入磷溶液质量浓度的增加而增加,但增加幅度逐渐变小;添加生物质炭的黑土对磷的等温吸附曲线符合Langmuir吸附方程.     

不同热解温度及材料来源的生物质炭对水中硝氮的吸附作用研究

采用批次实验方法研究了热解温度和生物质材料来源对制备的生物质炭吸附水体中硝氮吸附特征的影响。结果表明,准一级动力学方程对生物质炭吸附硝氮的动力学过程的拟合效果最好;生物质炭吸附硝氮的热力学过程符合线性分配方程。生物质炭对硝氮的吸附机制以物理吸附为主,多种吸附机制为辅,且各生物质炭对硝氮均具有很好的吸附能力;虽然热解温度和材料来源对吸附速率和吸附能力具有一定的影响,但是并不改变其吸附机制。热解温度越高,生物质炭对硝氮的吸附越易发生而且吸附量越大;不同原材料制备的生物质炭中,玉米秸秆炭对硝氮的吸附量最大,其次为树枝炭。     

玉米秸秆生物质炭对废水中苯酚的吸附性能

以农业废弃物玉米秸秆为原料制备生物质炭,研究其对废水中苯酚的吸附性能.结果 表明:玉米秸秆生物质炭吸附苯酚的平衡时间为180 min,随着溶液pH的升高吸附量降低,吸附剂最佳投加量为10 g/L;在最佳吸附条件下,苯酚的吸附去除率达到98.85％,吸附量高达44.25 mg/g;温度对苯酚吸附的影响不明显;玉米秸秆生物...     

木质素改性及其对染料的吸附性能

生物质材料木质素由于富含酚羟基可应用于水体污染物的吸附,为改进木质素分子由于容易分散或溶解于水体中造成对环境的污染,通过戊二醛等进行交联避免了木质素分子对水体的溶解与扩散,通过脱甲基反应增加了木质素分子结构中的酚羟基基团数量,以及通过冷冻干燥技术显著提高材料的比表面积(由0.002 m~2/g增加到0.826 m~2/g),使交联木质素的吸附容量由2.0 mg/g增加至19.2 mg/g,显著提高了木质素材料对污染物的吸附性能。     

生物炭材料在垃圾渗滤液处理工艺中的应用进展

城市产生的固体垃圾数量逐年上升,使得垃圾渗滤液成为一个重大问题,亟待解决。在无氧或缺氧状态下,将生物质经高温热解制备富碳的生物炭并用于污水处理,是“以废治废”思路的重要实践。生物炭主要是来源于农作物废弃物、城市垃圾等低成本原料,在农业和环境领域内应用范围广。我国幅员辽阔,各类生物质资源丰富多样,但现阶段生物质资源的不合理处置,也造成大量浪费和环境问题。基础研究表明,将生物质废弃物的治理与渗滤液的处理相结合可实现以废治废。该文首先简要介绍垃圾渗滤液处理工艺,然后阐述生物炭材料在垃圾渗滤液处理工艺中的应用及前景。     

废弃农林生物质及其改性材料去除水中磷酸盐研究进展

针对天然废弃农林生物质除磷效率较低的问题,对生物质的组成成分、制备与改性工艺及其应用进行综述,包括分析纤维素、木质素和半纤维素组分的性质,对生物质进行季铵化、金属负载和高温炭化改性;介绍生物质及其改性材料对磷酸根的吸附性能和吸附机制,并总结溶液pH、共存离子等条件对除磷效果的影响;指出生物质及其改性材料在实际应用中的研究方向与研究重点,即需要进一步优化废弃农林生物质的改性制备工艺,开发无二次污染、快速回收且可同时去除多种污染物的生物质类吸附剂。     

从废弃物处理到生物质制造业:基于热裂解的生物质科技与工程

 新近发展的生物质热裂解炭化工程技术在安全处置废弃物的同时,可实现生物质分离、分质和分值化资源综合利用,在低碳、环保、循环处理生物质废弃物上具有突出的比较优势,成为新型绿色工程技术。通过发展和完善适于不同类型废弃物的热裂解炭化工程技术系统,一个以生物质基的新能源、新肥料和新材料为关键产品的新兴生物质产业呼之欲出。基于天然有机质的结构-功能关系、颗粒有机质的团聚体强化作用和生物质炭材料的生态系统工程师效应等3大原理,生物质产业提供了改良土壤、化肥替代和环境治理的新型农业资源,而服务于未来绿色农业发展。中国废弃物生物质产业可达到3亿t生物质炭材料规模,其发展需要新的生物质科技与工程学科的支撑,需要工程技术的研发创新和相关标准制定的推进。     

麦秸生物质炭对活性艳红KD-8B的吸附性能研究

以小麦秸秆为原料,采用限氧裂解法制备生物质炭,研究生物质炭对水中活性艳红KD-8B的吸附性能,考察了炭化温度,溶液pH,溶液初始浓度,吸附剂量,吸附时间对吸附效果的影响.结果表明在炭化温度为600℃,pH值为2.0,初始浓度为50mg/L的活性艳红溶液中加入7.0g/L麦秸生物质炭,吸附30min后,对活性艳红的吸附率可达90%以上.从生物质炭官能团和微观结构对秸秆生物质炭吸附活性艳红KD-8B的吸附机理进行了分析探讨.     

高效大气汞脱除的秸秆生物质炭性能研究

采用水稻秸秆作为原料制备生物质炭,利用AgNO_3和KI对其改性处理,通过设计正交试验考察反应温度、载气流量和生物质炭用量对Hg~0吸附性能的影响,以此优化试验条件,最后结合吸附动力学研究生物质炭对Hg~0的吸附机理。结果表明:使用AgNO_3、KI溶液对生物质炭改性处理后,生物质炭的孔隙结构发生明显改变,平均孔径、总孔容和中孔孔容均有所增大,物理吸附能力得以提高;生物质炭吸附Hg~0最佳工况条件是反应温度为40℃,载气流量为1.5 L/min,生物质炭用量为2.0 g;经2.0 mg/mL KI溶液改性得到的生物质炭Hg~0吸附量显著增加,达到2.498 mg/g.     

不同热解温度下杨树各组分生物质炭的理化特性分析与评价

【目的】通过对不同热解温度下杨树树叶、树枝、树皮生物质炭和秸秆生物质炭的理化特性及结构进行分析,筛选出更适用于林地土壤改良的农林废弃物种类和热解温度。【方法】以杨树不同组分树叶、树枝、树皮和秸秆等4种农林废弃物为原料,分别在300、500和700 ℃温度下制备生物质炭,测定其产率、pH、全碳、全氮含量、阳离子交换量(CEC)、比表面积和表面官能团等指标。【结果】随着热解温度的升高,4种原料生物质炭的产率逐渐降低,灰分含量和pH升高。同一热解温度下,树枝和树皮生物质炭的全碳含量高于树叶和秸秆生物质炭的,而全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量均低于树叶和秸秆生物质炭的。4种生物质炭水溶性盐基离子含量和交换性盐基离子含量均随着热解温度的升高而增加,树叶生物质炭的阳离子交换量总体高于其他3种原料的生物炭。树叶和树皮生物质炭的比表面积和总孔容积总体大于树枝和秸秆生物质炭,树皮和树叶生物质炭在700 ℃时比表面积分别高达597.02和121.01 m²/g。4种原料生物质炭的表面官能团种类基本相同,以芳香骨架为主,表面官能团数量均随着热解温度的升高而减少,芳香化程度增强。【结论】在不同热解温度和原料制备的生物质炭中,树叶和秸秆生物质炭的灰分、pH、N、K和盐基离子含量较高,比较适用于改良酸性土壤,增加土壤养分;而杨树树枝和树皮生物质炭含碳量较高,则适用于土壤固碳,提高土壤有机质含量。其中,500 ℃热解的杨树树叶生物质炭综合性能最好,氮、磷、钾养分耗失最少,阳离子交换能力较强,比表面积大,更适用于土壤改良。     

生物炭及其固定化微生物对垃圾堆肥的除臭增效作用

将环境中越来越多的废弃物变废为宝,一直是人们研究的热点和难点。本文利用廉价生物质废弃物,采用微波热解制备出了具有高吸附性能的生物炭,并采用富集培养方法,从垃圾填埋场中筛选出一株除臭细菌Pl-1, 经16s rDNA鉴定为壤霉菌。在此基础上,采用载体结合法将除臭菌吸附固定在生物炭上,开展了垃圾堆肥生物炭除臭增效技术研究。结果表明,微波热解制备生物炭具有快速、均匀和高效的优点,制备的生物炭不仅可以吸附污染物,而且通过固定除臭细菌Pl-1对垃圾堆肥中恶臭物质NH3和H2S的去除效率可达 81.6%和90.2%,堆肥产品的肥效与生物炭施用量密切相关,具有低剂量刺激高剂量抑制的现象,其中, 堆肥微生物呼吸强度剂量效应关系方程为Y=-0.018X2 0.6655X 5.0723。     

生物质炭改良风沙土对磷的吸附解吸影响

为探究科尔沁沙地土壤改良方法、提升风沙土的土壤质量,以科尔沁沙地南缘辽宁省彰武县境内的风沙土为试验对象进行了田间试验.在试验田内施加3种不同生物质炭,每种炭设置5种不同浓度,均匀地混合至风沙土中.经过燕麦草12周自然生长周期后,采集土壤样品进行室内实验.室内吸附解吸实验主要采用外加磷源法,将磷溶液设置为8种不同浓度.研究风沙土混合不同种生物质炭后对磷素的吸附效果及土壤质量改善效果.研究结果表明,当风沙土中添加1kg/㎡的秸秆炭时,土壤对磷素的吸附解吸效果最好.且将田间需磷肥量降低约10%.说明生物质炭可以改善风沙土土壤质量,且生物质炭类型的不同对改良风沙土效果明显优于生物质炭的添加量.     

玉米秸秆水热炭制备及其对水中阿特拉津吸附

为解决农业资源废弃物作物秸秆的综合利用及水体农药污染问题,以玉米秸秆为原料,采用水热炭化法制备水热炭,并利用扫描电子显微镜(SEM)和Fourier变换红外光谱(FT-IR)法对玉米秸秆水热炭的表面形貌和官能团进行表征,通过实验室模拟研究不同pH值、离子强度、初始浓度以及制备温度对玉米秸秆水热炭吸附水中阿特拉津的影响....     

生物质吸附去除水环境中多环芳烃的研究进展

多环芳烃(PAHs)是一类广泛存在于环境中的持久性有机污染物,具有毒性大、难降解的特点.综述了生物质吸附去除水环境中PAHs的国内外研究现状,着重介绍了常用生物质吸附剂如菌类、藻类、淀粉类、纤维素类和木质素类生物质及其燃烧产生的生物质炭在吸附去除水环境中PAHs的研究进展.对生物质吸附材料的选择、吸附过程的影响因素等进行了分析,并展望了生物质吸附PAHs可能的发展方向.     

生物质炭对废弃农田土壤中重金属形态和生物有效性的影响

本研究将生物质炭（2%,质量分数）施加到重金属污染农田土壤中,并采用盆栽试验方法种植小白菜,以考察生物质炭对废弃农田土壤中重金属（Cd、Pb、Cu、Ni、Zn和Cr）的总量和形态、小白菜生物量及其吸收重金属的影响。结果表明：生物质炭对土壤中Cd、Cu、Ni的总量无显著影响,而对Pb、Zn和Cr总量的影响主要与生物质炭吸附能力差异对淋溶损失的影响有关。生物质炭对土壤中重金属形态的影响与生物质炭和重金属的种类有关：生物质炭对Pb和Zn形态的影响程度最大,Cd和Cu次之,但对Ni和Cr形态几乎无影响。生物质炭（除了CC6）使小白菜的干重显著增加了27%～78%(P <0.05),这可能与生物质炭使土壤有机质含量显著增加以及总氮和总磷略有增加有关。除Pb外,生物质炭对小白菜吸收其余重金属无显著影响（P> 0.05）。本研究土壤中Cr超过了农用地土壤污染风险管控标准限值而Pb和Cd均未超标,但对照组和生物质炭处理组的小白菜中Cr、Pb和Cd均超过了食品国家安全标准限值。因此,在利用生物质炭修复重金属污染土壤时,特别是农田土壤,应在充分考虑土壤性质、农作物类型、重金属和生物质炭种类的基...     

铁改性生物炭的制备及水体修复应用综述

铁改性生物炭被认为是一种环境友好型吸附剂，可用于处理多种水体污染，其吸附能力及吸附特性由于不同的制备方法而存在差异.鉴于此，综述了铁改性生物炭常见的制备方法及其对水体污染物（重金属、氮、磷、有机物）的修复应用，并对其主要的吸附机理进行总结.重点阐述了铁改性生物炭的原料选择、物理化学预处理、热解温度以及改性方法等对生物炭性质以及水环境中有机无机污染物吸附效果的影响，以期为铁改性生物炭在水环境修复中的高效应用提供科学依据.最后，对铁改性生物炭未来的研究方向提出了一些建议.     

几种果壳类生物质炭的制备和性能

生物质炭作为一种多功能吸附材料正逐步受到人们的广泛关注.本文以花生壳、核桃壳、栗子壳等废弃生物质为原料制备生物质炭,研究了制备生物质炭的主要工艺,进一步对原材料的组成成分,制备的生物质炭的得率、元素分析、微观结构、碘吸附值等性质进行测定.结果表明,三种原材料中固定炭的含量趋势为花生壳〉栗子壳〉核桃壳.挥发分的含量为核桃壳〉花生壳〉栗子壳.比较了300℃、500℃、650℃三种温度下制备的生物质炭的性质,结果显示,随着温度的增加,生物质炭的得率逐渐减少,炭含量逐渐增加,并且炭表面的孔隙越丰富,褶皱越明显.在此基础上比较了炭材料的碘吸附能力,结果表明,碘吸附能力最高的是花生壳,其次是核桃壳、栗子壳.其中花生壳在650℃制备的生物质炭碘吸附值能达到685 mg/g.     

多孔炭的物理化学性能对其吸附性能的影响

通过多孔炭对酚类化合物、 Cr(Ⅵ)和I₂的吸附, 研究了多孔炭的表面物理化学性能对不同电性物种吸附能力的影响. 发现多孔炭对酚类化合物及Cr(Ⅵ)的吸附以化学吸附为主, 其中对酚类化合物的吸附由羧基与内酯基的表面密度合量决定, 对Cr(Ⅵ)的吸附由表面官能团中羧基和内脂基含量的合量决定; 多孔炭对I₂的吸附以物理吸附为主, 由孔容决定.