太阳能热解制备生物炭及其对水中铜离子的吸附

当前生物炭的制备主要依赖以电力为热源的传统热解方式,存在能耗高、污染大等问题,在一定程度上限制了生物炭作为吸附材料在工业水处理领域中的应用.为寻求生物炭制备的新途径,以玉米秸秆、牛粪为原料,采用太阳能热解技术制备生物炭,并与传统热解方式制备的生物炭进行了比较,考察了两者在理化性质和吸附性能上的差异.结果 表明,经不同热...     

利用生物炭负载微生物修复石油烃-镉复合污染土壤

自四川省长宁某石油烃-重金属镉复合污染土壤中,筛选出1株具有重金属镉(Cd)抗性和石油烃降解能力的菌株,采用吸附法将菌株固定于玉米芯生物炭上制备成固定化微生物,并探讨固定化微生物技术(IMT)对土壤石油烃的降解效率以及重金属固定化效果.鉴定结果表明,成功筛选出的具有Cd抗性的石油烃降解菌经鉴定属于柠檬酸杆菌属(Citr...     

蚓粪生物炭制备温度对甲基橙吸附性能的影响

为了寻求蚯蚓粪的资源化途径,采用慢速热解制备蚓粪生物炭（VMBC）,在探讨热解温度对生物炭（VMBC）基本理化性质影响的基础上,深入研究VMBC吸附甲基橙的性能。结果表明,提高热解温度,炭产率与C、H、O、N含量下降,灰分和比表面积则增大。高温有利于生物炭芳香性和疏水性形成。提高热解温度可以改善VMBC对甲基橙的吸附能力。此外,较高的甲基橙初始浓度可促进VMBC对甲基橙的吸附。较低的pH和较高的吸附温度有利于甲基橙的吸附。Freundlich模型可以较好的拟合VMBC对甲基橙的吸附,表明VMBC对甲基橙的吸附为多层非均相吸附,且较容易进行。二级动力学模型能够较好的拟合吸附过程,表明VMBC对甲基橙的吸附受化学作用的主导,且VMBC表面官能团在吸附过程中起到重要的作用。     

表面活性剂CMC对石油烃污染土壤的增溶

研究了表面活性剂羧甲基纤维素钠（carboxyl methyl cellulose,CMC）对土壤中石油污染物的增溶作用。通过批实验,对比研究了CMC和十二烷基苯磺酸钠SDBS 2种表面活性剂的增溶效果,探究了CMC浓度、pH、盐度及回用次数对土壤中石油烃增溶效果的影响。研究结果表明,当CMC浓度为0.5%,增溶时间为24 h时,对TPHs浓度为17 695 mg·kg-1的污染土样,TPHs洗脱率高达60%以上。碱性环境有利于石油烃的洗脱,酸性体系会抑制石油烃的洗脱;增溶作用随盐度的增大而显著增大。在利用CMC对污染土壤进行增溶洗脱时,对于TPHs高浓度污染土壤,可以选择将其洗脱液回用1次或者2次;对于TPHs较低浓度污染土壤,可以选择将其洗脱液回用于较高浓度的污染土壤。     

石油污染的生物修复

简述了石油的组成、生物修复的概念及类型,对石油烃的微生物摄取、降解机制等进行了详细的论述，并且对生物修复在含有污染物处理方面的应用进行了讨论。     

枇杷籽生物炭制备、表征及其微生物吸附性能研究

炭化温度是影响生物炭结构的重要因素,以废弃的枇杷籽作为生物质原材料,在400～800℃炭化温度内制备生物炭,对其理化性质进行表征,并研究生物炭对微生物菌群的吸附率。结果表明：随着炭化温度的上升,枇杷籽生物炭的产率下降,含氧官能团减少,芳香性结构更完全;在400～600℃炭化温度下,孔道变化明显,表面更粗糙,比表面积和总孔体积增大,中、微孔数量增多;当炭化温度升高到600℃以上,生物炭表面孔状结构发生坍塌,表面变平整,比表面积和总孔体积减小;炭化温度为600℃下制得的枇杷籽生物炭对大肠杆菌发酵液的吸附率为70%左右,对大肠杆菌悬浮液的吸附率为80%以上,枇杷籽生物炭对微生物菌群的吸附效果良好,经过后续优化有作为微生物载体的潜力。枇杷籽具有开发为生物炭并进行进一步应用的潜在价值。     

石油污染土壤中高效石油烃降解菌Y-16的筛选及其降解性能

通过富集和驯化培养从石油污染的土样中筛选出一株高效石油烃降解菌Y-16,其对胜利原油7 d降解率达到51.98%。在好氧条件下,对Y-16菌株的最优降解条件进行了探索,结果表明,在pH值8.0,温度30℃,接种量10%,摇床转数160 r/m in和3 000~7 000 mg/L的底物浓度下,Y-16菌株的最高降解率可达到60.34%。通过Y-16菌株对石油烃降解规律的探索,发现Y-16菌株对石油烃的降解符合一级反应动力学模型。     

生物炭对Cd污染土壤的修复效果与机理

通过修复培养实验和BCR连续提取实验研究牛粪生物炭（DM）和水稻秸秆生物炭（RS）对2种镉污染土壤的修复效果、影响因素及修复后的Cd的形态分布,探讨可能存在的修复机理。经56 d修复后,与CK相比,5%添加量的牛粪生物炭（DM5%）和水稻秸秆生物炭（RS5%）使TCLP提取态Cd在S1土壤中分别降低了15%和18%,在S2土壤中分别降低了5%和6%。但生物炭添加量为1%时对S2土壤中Cd无显著修复效果。DM5%和RS5%处理使Cd的酸可溶态在S1土壤中降低8.66%和9.25%,在S2土壤中降低7.86%和13.4%,相应的残渣态在S1土壤中升高8.30%和10.54%,在S2土壤中升高8.67%和14.92%。同时,DM5%和RS5%处理使土壤pH提高了7.69%~13.13%,TCLP提取态P增高了0.046~0.39 mg·g-1。结果表明,添加量为5%的牛粪生物炭和秸秆生物炭可有效修复Cd污染土壤。     

不同原料和炭化温度下制备的生物炭结构及性质

以麦秆、稻杆和松木屑3种生物质为原料,在控制热分解条件下制备生物炭利用TG/DTG、Boehm滴定、FT-IR、XRD、TEM和吸附实验等方法对不同原料在350、550和750℃ 3个炭化温度下制备的生物炭形貌及其表面化学性质进行了表征。结果表明:最大热解速率所对应温度以松木屑为最高,表示热稳定性最好;不同原料在相同炭化温度下所制得的生物炭所含表面含氧官能团种类和总量相近,但pH值和吸附能力差别较大,其中麦秆制得的生物炭pH值最大,松木屑制得的生物炭吸附能力最强;随着炭化温度升高,相同原料制得生物炭表面含氧官能团总量减少,pH值升高,纤维素和半纤维素特征峰消失,芳构化程度增加,吸附性能总体呈先上升后下降的趋势。     

生物炭固定化解磷菌对Pb2+的吸附特性

以小麦秸秆和活性污泥为原料,在3种温度下热解制备生物炭,使用傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对其结构和性能进行表征,探究了以不同生物炭为载体,以解磷菌为固定化菌株制备的固定化微生物对Pb~(2+)的吸附能力,同时研究了吸附时间和热解温度对固定化微生物吸附Pb~(2+)的影响。结果表明:小麦秸秆生物炭较活性污泥生物炭的表面官能团更为丰富,且小麦秸秆生物炭的芳香化程度随热解温度升高而增加;随着热解温度的升高,小麦秸秆生物炭的微孔逐渐发展,孔壁变薄,孔隙结构更为发达;以700℃热解的小麦秸秆生物炭为载体制备的固定化微生物(IBWS700)对Pb~(2+)的吸附量最高,对Pb~(2+)的吸附量可达89.39mg/g;IBWS700对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程;IBWS700对Pb~(2+)的吸附可以用Langmuir模型较好地拟合。     

不同温度下制备花生壳生物炭的结构性质差异

热解温度是影响生物炭结构性质的重要因素。在200~700 ℃温度范围内,以花生壳为生物质原材料制备生物炭,并对生物炭的理化性质及结构组成进行表征,以期了解花生壳生物炭特征及其随热解温度变化的规律。结果表明,生物炭的产率随着温度的升高而减少,灰分和pH随着温度升高而增加。生物炭的C含量随着温度升高而增加,H元素含量却随着温度升高而减少。H/C随着温度的增加而减少。红外光谱分析表明,随着温度的升高生物炭的烷基基团减少,芳香化程度逐渐升高。500 ℃制备生物炭的K2Cr2O7和KMnO4氧化碳损失量最低,分别为18.6%和1.70%。X射线衍射分析表明,随着温度的升高,生物炭中草酸钙矿物分解消失,碳酸钙矿物形成。     

热解温度对污泥碳基材料表面性质及吸附性能的影响

以市政污泥为原料,在300、400、500、600、700和800 ℃无氧气氛下,热解制备了污泥基生物炭。采用BET、SEM、XPS、FT-IR对不同热解温度下污泥炭进行了表征分析;研究了不同热解温度下污泥炭对污水中有机物的吸附效果和动力学;探究了热解温度对污泥炭微观调控下吸附实际水体中有机物的匹配机质。结果表明,随热解温度的升高,C—H、C—C结合比例降低,C＝C、C—O＝C比例升高,芳香化程度增加,且比表面积、孔容及表面粗超度均有所增加,1~2 nm微孔比例增多,介孔向微孔发展趋势逐渐明显。800 ℃热解温度条件下制备的污泥炭对二沉池出水中有机物的吸附效果优于其他温度下制备的污泥炭。吸附温度为298.15 K时,最大吸附容量为282.5 mg·g⁻¹,且符合准二级吸附动力学。高温下制备的污泥炭对水体中腐殖酸和富里酸具有较强的吸附效能。这主要是由于表面丰富的含氧官能团、芳香键与腐殖酸和富里酸发生了氢键、化学键缔合作用和π-π共轭作用,同时污泥碳表面发达的孔隙结构和较大的比表面积也提供了更多的活性结合位点,促进了污染物的吸附。     

利用氯化锌和硫改性玉米秸秆生物炭稳定汞污染土壤

以玉米秸秆为原料,氯化锌(ZnCl2)和硫(S)为改性剂,使用限氧热解法制备改性生物炭,并利用正交实验优化改性生物炭的制备条件;以浸出液汞浓度和汞形态含量变化为指标,评价改性玉米秸秆生物炭对汞污染土壤的稳定化效果,并确定了改性生物炭的最佳添加量.结果表明,通过Zn1Cl2和S的改性可以提高生物炭对土壤中汞的稳定化能力;...     

餐厨沼渣生物炭类型和掺杂比对湿地土壤二氧化碳排放的影响

湿地土壤CO₂排放占全球碳排放的11%,是大气中温室气体的重要来源,如何实现湿地土壤CO₂碳减排成为研究热点。针对湿地土壤,以餐厨垃圾厌氧消化后的副产物沼渣为原料,在不同热解温度下制备成沼渣生物炭评估其浸出毒性,并设置不同的掺杂比投加到湿地土壤中,探究沼渣生物炭对湿地土壤CO₂排放的影响。结果表明,沼渣生物炭的重金属浸出浓度远低于地表水Ⅱ类水的标准限值,是一种安全可靠的生物炭材料。生物炭类型及其掺杂比显著影响土壤CO₂排放,热解温度为600 ℃和掺杂比为30%时,减排效果最高达到82.69%。结合表征结果发现,微孔孔容与减排效果之间存在显著相关性 (R²>0.90) 。本研究能够为餐厨沼渣在土壤碳汇领域的资源化应用提供理论支撑。     

热解工艺对污泥制备生物炭物理结构的影响

热解污泥制备生物炭是一种污泥资源化利用的主要处置方式,不同的反应条件对制得生物炭的品质存在显著的差异。以乙酸钾为添加剂,对城市脱水污泥（含水率80%）进行低温热解制备生物炭,考察了乙酸钾添加量、热解温度、热解停留时间及升温速率对生物炭性质的影响。通过N2吸附脱附、SEM、FT-IR等手段对原料污泥及生物炭进行了表征,实验结果表明,乙酸钾具有一定的扩孔作用,生物炭表面粗糙度明显增加,比表面积增大,吸附性能显著提高。当乙酸钾添加量4%,热解温度350℃,热解停留时间120 min,升温速率3℃·min-1时生物炭的亚甲基蓝吸附量和比表面积分别为90.45 mg·g-1、31.402 m2·g-1。     

超声波/紫外线-Fenton反应联用去除克拉玛依土壤中石油类污染物

研究了超声波(ultrasonic)和紫外线(ultraviolet)-Fenton反应联用处理干旱区老化石油污染土壤。土壤TPH含量为30 470 mg/kg,pH值为3,H2O2与Fe比例为50∶1时,H2O2浓度为0.37%、0.74%、1.11%和1.85%在超声波处理6 h土壤TPH去除量分别为4 495、11 983、15 470和19 800 mg/kg;TPH去除量随H2O2/Fe2+增大而增大,H2O2/Fe2+为100∶1时,TPH去除量为12 699 mg/kg。溶液pH值接近中性,H2O2浓度为0.74%,H2O2/Fe2+为50∶1,超声波与UV共同作用2 h和4 h,TPH去除量分别达到14 824和21 821 mg/kg;UV单独作用2 h、4 h对土壤TPH去除量为9 253和12 845 mg/kg。超声波-Fenton反应对1,2-二甲苯降解效果最好,其次为C17-C28的直链及支链烷烃,最低为烃类衍生物。     

热解温度对油茶果壳生物炭吸附亚甲基蓝性能的影响

该研究以油茶果壳为生物质原料制备生物炭,探究了热解温度(300~900 ℃)对油茶果壳生物炭理化性质和亚甲基蓝吸附性能的影响。结果表明,热解温度可改变油茶果壳生物炭的孔隙和物相结构、增大其比表面积,进而影响其对亚甲基蓝的吸附能力。SEM表征结果表明,热解温度由300 ℃上升到900 ℃,油茶果壳生物炭表面粗糙程度增加,孔隙结构不规则。BET分析结果表明,生物炭孔隙度、孔数量和比表面积随着热解温度升高而增加,尤其在800 ℃时生物炭的比表面积达到最大,为566.49 m²∙g⁻¹。FTIR分析结果表明,随着热解温度的升高,生物炭中的—OH和—CH₂基团减少,芳香化程度逐渐升高。油茶果壳生物炭对亚甲基蓝吸附符合准二级动力学方程和Freundlich模型,说明吸附过程以多分子层化学吸附为主,800 ℃制备的生物炭对亚甲基蓝最大理论平衡吸附量为27.57 mg∙g¹。以上研究结果可为油茶果壳资源化利用提供数据参考。     

载气含氧量及污染物浓度对土壤石油烃热脱附效率的影响

石油烃(TPHs)在土壤中难以降解,并具有生物毒性,异位热脱附(ESTD)在修复石油烃污染土壤方面极具应用潜力。采用实验室模拟异位热脱附装置,研究了热脱附载气含氧量及土壤石油烃污染浓度对可萃取石油烃(EPHs)中柴油段(DRO)和重油段(ORO)的5种组分去除率的影响。结果表明：在初始浓度为5 000~20 000 mg·kg⁻¹时,在20 min内的脱附率均不超过50%;当初始浓度增加到40 000 mg·kg⁻¹、脱附时间为20 min时脱附率可以达到68.2%。热脱附时间为50 min时,40 000 mg·kg⁻¹污染土壤的残余浓度为407.1 mg·kg⁻¹。DOR组分相同时间的脱附率随污染浓度的升高而升高,ORO组分在50 min之内不能完全脱附,脱附率随着污染物浓度上升会出现先增大后减小的趋势。在250 ℃时,DRO中3个组分的去除率均随着气氛含氧量的增加而呈现明显的增长趋势。在400 ℃条件下,ORO中2个组分分别在含氧量为12%和15%时达到最高的去除率。本研究结果可为ESTD技术修复不同浓度的石油烃污染土壤的工程设计参数提供参考。