城市绿地废弃物生物炭制备与应用前景

通过阐述生物炭的制备、表征、负载材料与应用的现状,探讨以城市绿地植物废弃物为原料制备生物炭及其复合材料的应用前景,提出生物炭研究发展方向,以期为生物炭资源高效利用提供参考.     

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.     

钴镍铁氧体-生物炭的制备及对亚甲基蓝的吸附

探索废弃生物质制备磁性生物炭的方法并研究其对亚甲基蓝的吸附性能.以果树残枝为原料,采用水热法制备了一种新型磁性钴镍铁氧体-生物炭复合材料,结合扫描电镜、X-射线衍射、比表面测试、红外光谱分析和磁滞回线等手段对制备的磁性钴镍铁氧体-生物炭和生物炭进行形貌、物相、结构和磁性特性表征分析;对比考察2种材料对亚甲基蓝的吸附行为...     

生物炭应用技术研究

对生物炭研究历史、现状、存在的问题及产业化前景进行了综合分析与评述,重点阐述了生物炭在能源、环境、农业等领域的应用价值与重要作用。认为生物炭在应对气候与环境变化、固碳减排、保障能源安全和粮食安全等方面都具有重要应用价值和现实意义。文章提出了以农林废弃物资源化利用为基础的生物炭研究发展方向、建议和产业化开发与应用的技术途径。为推动生物炭工程技术创新与产业化发展提供参考依据。     

商陆生物炭对Pb离子吸附的优势

本研究实验以Zn、Cd作对照,探究在单一重金属溶液中商陆生物炭对Pb离子吸附效果与溶液初始浓度、溶液pH值、吸附剂投加量的相关性,以及在复合重金属溶液中商陆生物炭对Pb离子吸附效果与吸附温度、吸附时间的相关性.本研究用Langmuir等温模型、准一级热动力学模、准二级热动力学模型,分别拟合在复合重金属溶液中商陆生物炭对...     

生物炭改性及在环境污染治理方面的应用

生物炭是生物质经过热化学过程形成的一种多孔材料,具有优良的表面性能和结构,富含碳元素.生物炭的原料来源广泛、制备工艺简单,是一种理想的活性炭替代材料.生物炭的高含碳量、大比表面积、丰富的表面官能团和大的阳离子交换量等特性,使其在环境领域中发挥重要作用.概述几种常用的生物炭制备技术,探讨影响生物炭理化性质的因素,并重点介绍改性生物炭的几种方法及其在土壤修复、废水处理等环境领域的应用.此外,还指出当前研究中存在的不足之处,并提出有关生物炭未来研究方向的建议.     

中国生物炭产业发展与创新调查研究

随着国内对生物炭研究和应用的不断深入,生物炭在农业、环境等方面的优势逐渐凸显。该文对近几年来生物炭在农业和环境保护等方面的应用现状以及对生物炭的产业发展进行了回顾和总结,同时对目前的生物炭应用过程中可能存在的一些问题进行了进一步的探讨与总结,以期为生物炭在农业和环境领域的应用和进一步发展提供参考。     

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。     

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.     

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...     

不同施用量生物炭对绿豆镉吸收的阻控效应

探究不同施用量生物炭对不同生长期绿豆（Vigna radiata (L.) R. Wilczek）镉（Cd）吸收的阻控效果.通过盆栽试验,以Cd污染旱地土壤为基质,对其进行2.5%和5.0%（质量分数）的鸡粪生物炭添加处理,同时以无生物炭添加（0%）作为对照处理,所有处理均种植绿豆（生长周期为70 d）,探讨不同施用量的生物炭对结荚期和收获期的土壤pH、土壤Cd化学形态以及绿豆Cd吸收的影响.结果表明:生物炭添加降低了结荚期和收获期绿豆植株中Cd的富集,且植株地上、地下部分Cd吸收对不同剂量生物炭添加的响应存在差异.结荚期,不同施用量生物炭添加均显著降低绿豆植株根部Cd含量,添加2.5%生物炭对绿豆植株茎部Cd富集的阻控效应最强,而添加5.0%生物炭对绿豆植株叶片Cd富集的阻控效应最强;收获期,绿豆植株地上部分（叶、茎）的Cd含量表现为添加2.5%生物炭处理显著低于添加5.0%生物炭处理,植株地下部分（根）的Cd含量则表现为添加5.0%生物炭处理显著低于添加2.5%生物炭处理.生物炭添加改变了土壤中Cd化学形态的分布,显著降低了酸可提取态Cd的相对含量.在结荚期与收获期,添加5.0%生物炭的土壤其酸可提取态Cd的相对含量均最低,对同一处理不同生长期而言,添加2.5%生物炭的土壤中酸可提取态Cd占比减少的效果最显著,收获期降低幅度达26.68%.由此可见：在使用生物炭修复Cd污染土壤时,生物炭施用量、植物生长期和植物组织利用都应予以考虑.本研究结果可为农用旱地土壤污染治理与安全利用提供参考.     

培养条件下生物炭对红壤菜地土氨挥发和土壤性质的影响

本研究以南方酸性红壤菜地为供试土壤,利用密闭法室内培养模拟,研究了生物炭单独添加（B处理）或与尿素同时添加（BN处理）对土壤氨挥发、土壤化学性质和酶活性的影响.结果表明:与 CK 相比,生物炭单独添加处理（B）氨挥发量显著增加,如果同时添加尿素（BN）则氨挥发量更高.单独添加生物炭后,土壤pH值、EC值、CEC值以及脲酶活性和蛋白酶活性显著增加,但除CEC值外,其余指标B处理和BN处理间没有差异.相关分析表明,氨挥发与土壤pH值、EC值、脲酶活性存在显著正相关,与CEC值存在极显著正相关,与蛋白酶活性相关性不显著.在酸性土壤中施用生物炭要考虑氨挥发引起的氮素损失问题.     

生物炭对重金属迁移行为的阻控效应及影响因素

生物炭是由废弃物在缺氧或无氧条件下高温热解形成的一种含碳量丰富的产物,因其比表面积较大及空隙结构独特而成为一种新型吸附剂.文章主要就生物质炭原料来源、制备工艺、生物炭的表面特性及表征方法等进行了综述,进一步就生物炭用于阻控重金属迁移行为的主要机制及影响因素等进行了总结,以期为提高生物炭阻控重金属迁移行为的应用效果提供理论支持.     

芦苇和玉米芯制生物炭对雨水吸持与净化效果的比较

生物炭易制备、成本低、孔隙发达、稳定性高、吸附性强,在海绵城市建设中具有重要的应用前景.以芦苇和玉米芯制备的生物炭作为雨水滞留池填料,通过模拟渗水实验,研究其对雨水的吸持和净化效果.结果表明,玉米芯生物炭填料的水力性能优于芦苇生物炭,其渗水速率达到0.45 mL/(cm·s),储水量达到106 mL;芦苇和玉米芯生物炭均能提高雨水的pH值、降低其氧化还原电位,其中玉米芯生物炭的作用更大;芦苇生物炭对雨水总磷的去除率为55.48%,对Zn~(2+)和Cu~(2+)的去除率分别为74.62%,98.65%,对悬浮颗粒物的去除率为94.12%,这些指标优于玉米芯生物炭.因此,芦苇和玉米芯生物炭有望成为雨水滞留池的新型填料.     

生物炭对厌氧消化强化作用的研究进展

厌氧消化作为当前应用于有机废弃物减量化、无害化和资源化处理的重要技术,具有良好的经济、环境和社会效益,但其在实际应用中存在酸化、氨氮抑制、微生物增殖缓慢等问题,导致底物消化不彻底、系统运行不稳定以及产气效率低下。生物炭是一种低成本、可再生的碳质材料,具有比表面积高、导电性强、元素组成和表面官能团丰富等特性,可有效强化厌氧消化过程。然而,有关生物炭强化厌氧消化的作用机制,尤其是强化机制与生物炭理化特性间的联系尚缺乏系统梳理与深入剖析,限制了生物炭在实际工程中的应用。本文综述了生物炭对厌氧消化的作用效果、强化途径以及不同制备条件对生物炭理化性质的影响,以期为生物炭强化厌氧消化过程的机理研究提供理论指导,为未来推进生物炭强化厌氧消化技术的规模化及工程化应用提供借鉴。     

生物炭农田利用领域的研究热点与趋势：基于文献计量学的可视化分析

生物炭素有“黑色黄金”之称,在农业领域得到广泛应用。为了揭示生物炭农田应用领域研究热点与发展趋势,本文利用文献计量学方法和CiteSpace软件系统梳理了该领域主要研究力量(国家、机构、作者),归纳了该领域的主要研究主题。研究发现：1)在生物炭农田利用领域,中国学者表现十分活跃,但国际影响力有待进一步加强。2)经过15年的发展,该领域涌现出大量研究热点和研究前沿,主要有(1)2007-2011年间的研究热点是生物炭的土壤改良效果,该阶段的研究前沿是污泥基生物炭的安全施用与土壤改良效果。(2)2012-2016年间的研究热点是生物炭的碳封存与温室气体减排效应,该阶段的研究前沿是温室气体的转化与减排机理。(3)2017-2021年间的研究热点是生物炭的土壤修复效果,该阶段的研究前沿是生物炭(改性生物炭、生物炭复合物等)对重金属、有机污染物的矿化/降解机理。     

生物炭材料的制备及其应用效果研究

研究以小麦秸秆、水稻秸秆和油茶果壳为原料,采用水蒸气活化和磷酸再活化的工艺,制备出性能优良的生物炭样品,分析麦秆、稻秆和油茶果壳生物炭样品的性能以及制备条件对生物炭性能的影响。研究结果显示,试验制备得到的麦秆生物炭,其亚甲基蓝吸附值为225 mg/g,碘吸附值为838 mg/g,焦糖为120%,比表面积为1 279 m2/g,孔容为1.36 m3/g,中孔率为76.6%,而稻秆生物炭的炭亚甲基蓝吸附值为215 mg/g,碘吸附值为815 mg/g,焦糖100%,比表面积为967 m2/g,孔容为1.23 cm3/g,中孔率为84.6%,2种原料制备的生物炭与市售生物炭的性能指标相近;油茶果壳生物炭对亚甲基兰和碘的最大吸附值分别为330 mg/g和1 326 mg/g。本研究制备的油茶果壳生物炭的主要质量指标均达到或超过了净水用活性炭国家标准。本研究表明,小麦秸秆、水稻秸秆和油茶果壳可以作为制备优质生物炭的原料。     

生物炭强化污废水脱氮研究进展

为进一步探究生物炭作为具有丰富官能团的多孔材料对水中无机氮素的去除性能，从物化脱氮和生物脱氮两方面分析了生物炭强化物化吸附脱氮的原料、制备方法、官能团等影响因素，并总结了生物炭的含氧官能团和导电的石墨层结构，以及其独特的氧化还原特性。将生物炭作为污废水生物脱氮的电子供体及电子介导，从加速电子传递速率、优化群落结构、提升基因丰度酶活性和促进N₂O温室气体减排4方面详述生物炭电子介导强化生物脱氮过程。研究可为生物炭强化脱氮的应用和研究提供指导意义。     

碱性Cd污染农田原位稳定化修复研究

围绕碱性农田重金属Cd污染原位稳定化修复技术,通过实验室小试筛选出以椰壳生物炭为核心材料的稳定剂应用于修复重金属Cd污染的碱性土壤,并进一步探究了施加稳定剂对于小麦生长的影响.研究结果表明,随着稳定剂施加量的增加重金属Cd钝化效果显著增加,在施加量为2%时,椰壳生物炭对土壤有效态Cd钝化率达到99.08%,远高于木质生物炭、硅肥以及钙镁磷肥.稳定化修复后,土壤中Cd由生物可利用性较高的形态向稳定的结合态转化,降低土壤环境风险.此外椰壳生物炭的施加还可以促进小麦生长,降低小麦体内Cd含量,稳定剂施加量为1.5%时,与对照组相比小麦根中Cd含量降低64.31%,地上部Cd含量降低69.60%.本研究筛选的椰壳生物炭作为稳定剂不仅能够实现Cd污染碱性农田的持效性修复,还能够显著改善土壤结构并提高土壤肥力,促进小麦生长,为以后该技术在我国北方大面积重金属污染碱性农田的修复及规模化应用提供支持.     

生物炭修复技术在铅污染土壤及植物生长中的应用研究

为了探讨生物炭对铅污染土壤的修复效果,以耕作农田土壤为供试土壤,分别向其中加入200mg·L~(-1)与1 000mg·L~(-1)铅溶液进行人为污染,采用1%、5%生物炭修复剂BC400(中药渣生物炭与花生壳生物炭1:1)进行修复处理,分析测定了印度芥菜(Brassica juncea)生长前后土壤pH值、土壤铅含量、种子萌发率以及植物体内铅含量的变化.研究结果发现,人为加铅污染后,土壤pH值下降、NH_4NO_3浸提态铅含量上升、植物株高、茎粗均下降,植物体内重金属含量上升.加入生物炭修复剂后,可有效改善土壤pH值,提高种子萌发率及植株的高度和茎的粗度,显著降低NH_4NO_3浸提态铅含量、植物铅含量,且5%生物炭修复剂的改善效果优于1%.生物炭应用可铅污染土壤,有效降低重金属对植物生胁迫作用,可用于重金属污染土壤的生物修复.