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1.
为明确生物炭制备条件对生物炭性质及厌氧消化效果的影响,本研究以小麦秸秆(WS)为原料,在不同热解温度和不同KOH改性浓度条件下制备出不同类型的麦秆生物炭(WBC).研究发现,较低的热解温度能够保护WBC表面的官能团,而较高的热解温度则能够提高WBC的比表面积,孔容及平均孔径.KOH改性能够向WBC表面引入─OH,且一定程度上会影响WBC的比表面积,孔容及平均孔径.将制得的WBC分别添加到餐厨垃圾厌氧消化(KWAD)系统中,发现所有WBC均能够提高KWAD的总产气量.其中WS650与WS450-2的促进作用最显著,较CK分别提高了32.82%和30.01%的总产气量.在关键酶活性的研究中,发现WS450-2的辅酶F420与脱氢酶活性大大提升,这可能与其表面丰富的官能团有关.在微生物群落结构的研究中,WS450-2在富集厚壁菌门(Firmicutes),抑制非相关细菌方面展现了较大优势;WS650在富集甲烷八叠球菌属(Methanosarcina),抑制非相关古菌方面展现了较大优势.最后通过冗余分析明确了WBC制备工艺和表征指标与KWAD产气动力学参数,过程参数,酶活性和微生物丰度之间的相... 相似文献
2.
水溶液以及土壤中Cd(Ⅱ)污染会导致水产品、农林产品中Cd(Ⅱ)富集,对人体健康造成严重损害。生物炭是在低氧条件下加热生物质而产生的富含碳的多孔固体,被认为是环境友好的吸附剂,广泛应用于Cd(Ⅱ)的去除中。为了提高生物炭的安全性、高效性以及可重复性,选择对生物炭进行改性处理,改性后的生物炭相比原始生物炭具有更大的比表面积和更丰富的表面官能团,在对Cd(Ⅱ)的去除中更具优势。因此,该文综述了近10年改性生物炭对水溶液以及土壤中Cd(Ⅱ)的去除研究,主要包括不同改性方法对Cd(Ⅱ)的去除效果以及相关机理,并且对未来的研究方向进行了展望。 相似文献
3.
氨基改性生物炭负载纳米零价铁去除水中Cr(VI) 总被引:7,自引:3,他引:4
以聚乙烯亚胺(PEI)为功能单体,玉米秸秆生物炭为载体,制备了氨基改性生物炭负载型纳米零价铁(nZVI@PEI-HBC),并利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对材料进行了表征,分析了溶液pH、温度、材料投加量等因素对其去除Cr(VI)的影响及其去除机理.结果表明:在投加量为0.5 g·L-1,温度为20℃,pH值为5,Cr(VI)初始浓度为20 mg·L-1条件下,各材料对Cr(VI)的去除率大小为nZVI@PEI-HBC > nZVI > PEI-HBC > HBC.SEM显示nZVI颗粒较均匀地分散在生物炭表面,FTIR分析表明PEI改性后材料表面增加了氨基等重金属配位基团,这可能是nZVI@PEI-HBC去除Cr(VI)效果更好的原因.影响因素研究表明,材料具有较好稳定性,老化28 d后其Cr(VI)去除性能变化不大;酸性环境、升温、增大材料投加量均有利于nZVI@PEI-HBC对Cr(VI)的去除.机理研究发现,水中溶解氧加速了nZVI的腐蚀和Fe(II)的释放,促进Cr(VI)还原为Cr(III),然后通过共沉淀作用和氨基等基团的吸附作用被去除. 相似文献
4.
采用醇助水热法制备了新型生物质炭修饰的α-FeOOH类芬顿催化剂(BC-FeOOH),并通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)对催化剂进行了表征,证明生物质炭(BC)成功引入到α-FeOOH中.以罗丹明B(RhB)为目标污染物,考察了BC修饰量、催化剂及H2O2投加量对其催化效率的影响.结果表明,BC的引入可以极大地提高FeOOH的类芬顿催化性能.在pH中性、催化剂投加量0.6 g·L-1、H2O2初始浓度10 mmol·L-1的条件下,BC-FeOOH(22.2% BC)对RhB的降解率可达到90%,重复利用5次活性仍可保持在80%左右,且铁离子溶出浓度仅为0.08 mg·L-1.进一步通过ESR在不同体系中的测试结果表明,BC的引入不仅可促进H2O2有效还原分解产生更多的羟基自由基(·OH),而且增强了催化剂与污染物RhB的相互作用,促使污染物失电子氧化降解,从而提高了FeOOH的催化活性及催化稳定性. 相似文献
5.
以酸性矿山废水生成的铁絮体和秸秆生物炭为原料,采用化学改性和紫外辐射联用技术制备改性生物炭,并通过正交试验确定最佳改性条件,同时利用FTIR、SEM和BET等方法对吸附材料的形貌特征、孔隙结构及其表面化学性质进行表征.结果表明,通过改性使吸附材料比表面积增大,吸附位点增多,在25℃、pH为7时,吸附材料改性后比表面积为295.71 m2·g-1,对Pb(II)的拟合吸附量可达278 mg·g-1.改性材料对Pb(II)的吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和准二级动力学模型,主要为单分子层吸附,受化学吸附控制. 相似文献
6.
近年来环境中生物炭胶体形成受到广泛关注,它是生物炭在环境中物理分解作用的重要过程,对污染物迁移有着重要影响.然而,目前对生物炭胶体释放过程和影响因素的研究甚少,人们对生物炭胶体释放机理的认识还很有限.本研究以小麦秸秆和花生壳为生物质来源,系统地探讨了生物炭的裂解温度(300~700 ℃)和溶液离子强度(0.1~10 mmol·L-1)对生物炭胶体产率的影响.结果表明,随着裂解温度的升高,生物炭的耐磨性增强,且在较高的裂解温度下(≥500 ℃)花生壳生物炭的耐磨性显著强于小麦秸秆生物炭.生物炭的胶体产率受到生物质来源和裂解温度的显著影响,花生壳生物炭的胶体产率低于小麦秸秆生物炭,高温裂解(≥600 ℃)生物炭的胶体产率显著低于中低温裂解生物炭.在相同溶液离子强度下,生物炭胶体产率与其亚微米级碎片率呈显著正相关(p<0.05),即生物炭中亚微米级碎片率越高,生物炭胶体产率越高.当溶液离子强度从1 mmol·L-1增加到10 mmol·L-1时,两种来源生物炭的胶体产率均显著降低,其降低的程度因生物炭裂解温度而异,其中低温裂解(300 ℃)生物炭的胶体产率降低了11.1%~11.2%,中高温裂解(≥ 500 ℃)生物炭的胶体产率降低了60.0%~97.2%. 相似文献
7.
8.
以电解锰渣为原料,经过"弱酸除杂-碱融活化-室温陈化-晶化"水热合成反应体系,在分别外加铝源和硅源的条件下制备方沸石ANA-A及ANA-S,运用XRF、XRD、SEM-EDS和BET等表征手段对2种方沸石的化学组成、晶相结构、微观形貌和比表面积进行分析。结果表明:在煅烧温度750℃、合成温度180℃、水热反应时间8 h的条件下,外加铝源和硅源均可合成方沸石。进一步研究2种沸石对水溶液中Pb2+的静态吸附性能,其所合成的电解锰渣基ANA-A及ANA-S方沸石均可以很好地用Langmuir等温模型拟合,属于单分子层吸附,饱和吸附量分别为161.29,185.19 mg/g,对初始浓度为100 mg/L的Pb2+去除率分别为93.69%和95.47%,且均符合Lagergren准二级动力学模型,属于化学吸附;两者中ANA-S的吸附效果更好。 相似文献
9.
通过室内模拟试验,研究了核桃壳生物炭(BC400、BC500、BC600)对人工Cd污染土壤(20 mg/kg)pH、Cd赋存形态分布的影响,并探究可能的修复机理。结果显示:经56 d修复后,与空白对照组相比,10%添加量的核桃壳生物炭BC400、BC500、BC600分别使土壤pH升高了1.07、1.31、1.38,弱酸可提取态Cd含量减少了17.02%、20.20%、24.53%,可还原态Cd含量减少了8.9%、19.1%、38.2%,可氧化态Cd含量增加了44.83%、78.45%、100%,残渣态Cd含量增加了66.03%、71.43%、89.21%。同时,土壤pH与土壤中弱酸可提取态Cd含量呈显著负相关(P<0.01)。综上,核桃壳生物炭能够对Cd污染土壤起到钝化修复作用。 相似文献
10.
由于目前缺乏对生物质原料来源的管控办法,极有可能用产自受污染农田土壤的秸秆制备出具有高重金属含量的生物炭,因此,研究生物炭中重金属的形态分布及其释放特性对于防控生物炭应用产生的环境风险具有重要意义.基于此,分别采集江西省贵溪铜冶炼厂周边九牛岗污染区和中国科学院鹰潭红壤生态实验站清洁区种植的水稻秸秆制备生物炭(分别记为“九牛岗生物炭”和“红壤站生物炭”),分析两种生物炭中Cu、Cd的含量及其化学形态分布,考察不同固液比及pH对生物炭中Cu、Cd浸出的影响.结果表明:九牛岗生物炭中Cu、Cd的总量(以w计)分别为119.99、3.83 mg/kg,显著高于红壤站生物炭(19.50、0.96 mg/kg).尽管九牛岗生物炭中w(酸溶态Cu)、w(酸溶态Cd)显著高于红壤站生物炭,但在形态分布上,九牛岗生物炭中Cu、Cd主要为相对稳定态(可氧化态和残渣态),二者占比分别为80.3%、76.7%,高于红壤站生物炭(二者占比分别为53.2%、48.0%).高固液比和低pH可有效增加两种生物炭中Cu、Cd的浸出毒性,其中,九牛岗生物炭在固液比为1:20和1:60时,浸出液中ρ(Cu)、ρ(Cd)均超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中Ⅱ类标准限值.动力学及累积释放试验表明,两种生物炭中的部分Cu、Cd可在短时间内迅速释放而后逐渐平稳并有上升趋势,且九牛岗生物炭中Cu、Cd释放量显著高于红壤站生物炭.研究显示,来自污染区水稻秸秆生物炭中的Cu、Cd活性显著高于清洁区生物炭,具有更高的环境风险. 相似文献