制药污泥热解制备生物炭及对制药废水的吸附处理性能分析

利用制药污泥热解制备生物炭,考察ZnCl₂活化条件对生物炭吸附性能的影响,并探究生物炭对制药废水的吸附处理特性。提高ZnCl₂活化剂的浓度和浸渍比均可提升制药污泥生物炭的吸附性能,5 mol/L ZnCl₂活化剂在1:1浸渍比下获得的生物炭的比表面积达到534.91 m2/g,碘吸附值和苯酚吸附值分别达到674.61,119.12 mg/g。制药污泥生物炭对制药废水COD吸附动力学与叶洛维奇模型和拟二级吸附动力学模型较为相符,1 h内为生物炭对COD的快速吸附阶段。制药污泥生物炭投加量的提升,可提高废水中污染物去除率,在50 g/L生物炭投加量下吸附1 h,可实现66.3% COD和61.8%可吸附有机卤素（AOX）的去除。而多级吸附可在较低投加量下实现更好的污染物去除效果,1 g/L投加量下进行6级吸附可去除72.8%的COD和65.2%的AOX。这揭示了制药污泥在ZnCl₂活化条件下热解可制备高吸附性能生物炭,并展现了出色的制药废水吸附处理效果。     

在氧化和还原氛围下脉冲电晕法降解二硫化碳废气

采用线-筒式脉冲电晕反应器对二硫化碳(CS2)模拟废气的去除效果进行了实验研究.实验以氩气为载气,考察了氧气和氢气对CS2去除效果的影响.结果表明CS2的去除率随脉冲电压升高而增大;氧气能够促进CS2的氧化分解,CS2去除率可达97%;有氧气存在时,CS2的最终氧化分解产物为CO、CO2、COS和SO2;当添加氢气时,反应产物主要为H2S和CH4.当反应器内筒表面加Ca(OH)2吸收剂时,CS2去除率有小幅度提高,同时气体产物中未检测到SO2和H2S,表明CS2的分解产物SO2和H2S气体被反应器中的Ca(OH)2吸收.实验还发现水汽的存在不利于CS2的氧化分解     

生物炭输入对土壤本体有机碳矿化的影响

近年来,生物炭应用于土壤后其碳汇能力已成为国内外的研究热点,但是目前研究结果显示其碳汇功能仍然存在争议,生物炭与土壤本体有机碳之间的作用关系还有待探明.研究以水稻土(C3土壤)为供试土壤,向其中添加以水洗(CS)和未水洗(CN)方式处理的玉米(C4作物)秸秆生物炭,生物炭分别按1%和3%(CS1%、CS3%和CN1%、CN3%)的质量比与C3土壤均匀混合,以不添加生物炭(CK)为对照处理,每个处理重复3次,开展室内培养实验,探讨生物炭添加对土壤有机碳矿化的影响.结果表明:1在180 d的培养期内,CS1%、CS3%、CN1%这3种处理的土壤CO2累计释放量分别为1 865.7、1 864.4和1 856.2 m L·kg-1,均高于对照土壤CK的1 779.0 m L·kg-1,但未形成显著差异.处理CN3%的CO2累计释放量最大,为2 289.1m L·kg-1,明显高于其他处理及对照土壤.说明较高添加量下,水洗生物炭CS处理减排效果明显;2同位素分析结果显示,CK处理土壤的本体有机碳的CO2累计释放量最高,达到1 534.2 m L·kg-1,CS3%与CN3%处理土壤本体有机碳的CO2累计释放量分别为1 000.4 m L·kg-1和1 153.7 m L·kg-1,均明显低于对照处理,说明2种生物炭的添加均能抑制土壤本体有机碳的矿化.激发效应的结果也验证了这一点,CS3%处理土壤的激发效应PE值为-34.8%,处理CN3%的PE值为-24.8%,CS生物炭的负激发效应更显著.     

改性生物炭对水中Cr(Ⅵ)的去除研究进展

生物炭因其具有比表面积大、孔隙发达、表面官能团丰富等特点而广泛应用于水中Cr(Ⅵ)的去除。但是,生物炭对水中Cr(Ⅵ)的去除效果并不理想,而且回收困难,所以限制了生物炭在含Cr(Ⅵ)废水中应用。近年来,研究发现通过酸碱、金属、金属氧化物、有机化合物和纳米材料等对生物炭进行改性,增大了生物炭的比表面积,提高了含氧官能团的比例,引入了新的金属颗粒,从而提高了生物炭对Cr(Ⅵ)的去除能力。文章根据目前的研究现状,综述了改性生物炭对水中Cr(Ⅵ)的去除作用,并比较了不同改性方法对Cr(Ⅵ)的作用效果差异,同时归纳了改性生物炭与Cr(Ⅵ)的相互作用机制及其影响因素。最后,展望了改性生物炭未来的的研究方向,以期望改性生物炭得到更好的应用。     

珠江三角洲典型生态系统有机含硫气体地气交换通量比较

选取珠江三角洲森林、稻田和城市草地和菜地为研究对象,运用静态箱法,测量土壤COS、DMS、CS2和DMDS通量,并分析了环境因子对含硫气体交换速率的影响。结果表明,稻田和菜地交换速率最大,城市草地次之,森林土壤交换速率最小。森林土壤吸收COS,释放DMS,有凋落物土壤气体交换速率高于无凋落物土壤,CS2和DMDS源与汇存在很大不确定性。森林COS通量受温度、土壤含水量、土壤肥力、土壤微生物和土壤呼吸的共同影响;有水稻稻田吸收COS,无水稻稻田释放COS,有水稻稻田DMS释放速率显著高于无水稻稻田。干旱稻田土壤吸收COS,水淹土壤释放COS,但DMS、CS2和DMDS释放速率两者间无显著影响;城市草地吸收COS释放DMS,CS2和DMDS存在不确定性,有草土壤COS和DMS交换速率高于无草土壤,割草前后气体释放速率无显著变化;菜地释放VOSCs,其中DMDS占75%。     

铁改性蓝藻生物炭去除水中四环素效能及机理

以蓝藻为原料制备生物炭,通过考察不同温度制备的蓝藻生物炭对四环素的吸附效能,筛选最优制备温度。采用液相还原法制备不同铁炭比的铁改性蓝藻生物炭,研究其对四环素的去除效能、影响因素及去除机理。结果表明：在700 ℃、铁炭质量比为1∶1条件下制备的铁改性蓝藻生物炭对四环素具有高效去除能力,60 min去除率可达87.2%,为改性前的1.2倍,吸附类型符合伪二级动力学方程（R²>0.99）。通过傅里叶红外光谱、扫描电镜、X射线光电子能谱、X射线衍射探讨铁改性蓝藻生物炭去除四环素性能与其结构的关系。结果表明,铁改性蓝藻生物炭对四环素的去除机理主要为吸附和化学降解作用,零价铁作为电子供体促进氧化还原反应的发生,含氧官能团作为电子转移桥梁在吸附降解过程中起着重要作用。影响因素试验结果表明,阴离子对铁改性蓝藻生物炭去除水中四环素效能的影响程度为SO₄ ²⁻>Cl⁻,阳离子影响程度为Ca²⁺>Na⁺,有机质黄腐酸相对于离子强度影响程度较弱。铁改性蓝藻生物炭对四环素类抗生素具有良好的去除能力,可为蓝藻资源化提供思路。

     

不同裂解条件对生物炭稳定性的影响

在300⁵00℃温度下热裂解水稻秸秆、玉米秸秆制备生物炭,并采用红外光谱(FTIR)和元素分析的方法,以生物炭表面官能团和元素组成为主要考察指标,研究了不同裂解温度、不同保留时间对生物炭稳定性的影响。生物炭红外光谱图结果显示,生物质原材料经过裂解炭化过程,原材料分子结构中所含醚键(C-O-C)、羰基(C=O)等基团消失。随着裂解温度升高,生物炭中甲基(-CH3)和亚甲基(-CH2)也逐渐消失,而芳环结构增加,生物炭芳香化程度增强。延长生物炭制备过程中的保留时间亦有相同结果。生物炭元素组成的结果显示,裂解温度升高及保留时间延长均能使生物炭的H/C比下降,同时裂解温度对生物炭H/C的影响更加显著。相比水稻秸秆生物炭,玉米秸秆生物炭的芳环骨架更加明显,芳香化程度更高。     

生物炭吸附硫化氢机制与影响因素研究进展

硫化氢(H₂S)是现代社会工业生产过程中最常见的气体污染物之一,具有高毒性、腐蚀性和污染性,若处理不当会对自然环境与人类健康造成危害.生物炭因具备良好的吸附特性以及低成本和制备来源广等优点,在环境污染治理领域有着广泛的应用前景.目前生物炭吸附硫化氢技术在国内外受到越来越多的关注,但影响生物炭吸附硫化氢的因素复杂多样,需要对相关知识和研究进展进行系统地总结和归纳.从生物炭特性、吸附影响因素(生物质原料、热解温度、热解停留时间、粒径)、调控手段(包括湿度、吸附温度、吸附操作条件、改性活化)以及吸附硫化氢机制,对国内外生物炭吸附硫化氢的研究进展进行综述,通过选择合适的生物炭原材料、制备条件和优化生物炭吸附条件,从而为实现生物炭对硫化氢的高效去除提供更多的参考信息.     

Pt/生物炭电极反应器处理水中腐殖酸的研究

构建Pt/生物炭电极反应器,研究其对水中腐殖酸的去除效率和去除特性.结果表明,在电流密度为20 m A·cm~(-2)下反应300 min,Pt/生物炭电极反应器对水中腐殖酸的去除率为74.58%,较Pt/石墨电极反应器47.10%去除率提高58.3%.Pt/生物炭电极反应器对水中腐殖酸的去除主要通过电化学氧化和气浮作用.生物炭阴极比石墨阴极能产生更多的H_2O_2,是提高Pt/生物炭电极反应器对腐殖酸去除率的重要原因.三维荧光光谱和凝胶色谱法分析表明,Pt/生物炭电极反应器具有较强的氧化能力,可将较小分子量的腐殖酸直接矿化.研究结果显示生物炭可以作为一种新型电化学反应器的阴极材料用于对水中有机污染物处理.     

生物炭对氮磷物质的吸附作用机制研究

为探究生物炭对氮磷物质吸附作用机制,该文通过研究生物炭对氮磷纯溶液pH和可溶性物质(TDS)的影响规律,分析生物炭对氮磷吸附效果及作用机制。结果表明:添加生物炭的氮溶液pH和TDS高于未添加生物炭,生物炭对氮磷溶液pH和TDS的影响受溶液浓度和炭添加量共同影响。杨木炭对正磷酸盐去除率随溶液浓度增大而增大,生物炭对铵态氮去除率随炭添加量的增加而增大,较高的溶液浓度和生物炭量不利于生物炭对硝态氮的吸附。生物炭对氮磷吸附受溶液特性、炭特性、溶液浓度和炭添加量等多种因素影响,竹炭可用于对可溶性氮的吸附去除,杨木炭可用于对可溶性氮和正磷酸盐的吸附去除。     

污泥生物炭去除水中重金属的研究进展

重金属带来的环境风险日益严峻,利用污泥生物炭去除水中重金属污染方面的研究得到了广泛关注。结合当前国内外研究现状,归纳了不同条件下制备的污泥生物炭对水中重金属,如Cd、Pb、Cr、As等的吸附机理,污泥生物炭对大多数重金属的吸附满足物理吸附和化学吸附的多重作用,可通过增加生物炭表面有效基团及有效吸附位点提升吸附性能。同时,总结了影响吸附效率的各种因素,探究了污泥生物炭的再生问题,并对今后污泥生物炭去除水中重金属的研究方向做出了展望。     

生物炭菌剂对多环芳烃的吸附及降解作用研究

为探讨化学吸附和生物降解协同作用去除污染水体中的多环芳烃,文章以生物炭为固定化载体,通过吸附解脂耶氏酵母菌(Yarrowia lipolytica Tzyx3)形成了生物炭菌剂,并采用吸附及降解试验对水体中的萘、菲、芘去除效率进行研究。结果表明,生物炭菌剂处理去除水体中萘、菲、芘的效率显著高于生物炭吸附及游离态菌株降解,生物炭菌剂对水中萘、菲、芘的总体去除率为88.4%、79.0%和68.7%。温度和pH值对生物炭菌剂的吸附-降解影响较明显,在温度为30～35℃、pH值为7.0～8.0范围内获得较好的去除效果。     

茶渣生物炭制备及其对溶液中四环素的去除特性

以茶渣(tea waste)为对象,在300、 500和700℃限氧条件下热解制备成生物炭(TWBC300、 TWBC500和TWBC700),研究其对溶液中四环素(tetracycline,TC)的去除特性.采用元素分析、比表面积分析仪、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对TWBC300、 TWBC500及TWBC700进行表征;考察生物炭添加量、溶液初始pH、离子类型及强度等因素对四环素去除效果的影响;结合吸附动力学、吸附等温线和仪器表征结果探究生物炭对溶液中四环素的作用机制.结果表明,适合的生物炭投加量为4.0g·L^-1.溶液初始pH对生物炭去除四环素的影响较小.溶液中阳离子类型对生物炭吸附四环素的抑制作用依次是Mg²⁺>Ca²⁺>K⁺>Na⁺.NH⁺₄能略微促进生物炭对四环素的吸附,而铜离子却显著抑制生物炭对四环素的去除.环境温度增加能提升生物炭对四环素的去除效果.拟二级动力学方程和Lan...     

介质阻挡放电降解异味物质CS_2研究

采用介质阻挡放电降解二硫化碳(CS2)模拟废气,考察了外加气体空气、氮气(N2)、电源输入功率、初始浓度和停留时间对CS2转化率的影响。结果表明:CS2的去除率呈现空气>N2。在输入功率63 W,停留时间为5.34 s,CS2的初始浓度300 mg/m3,N2氛围下的去除效率为36.9%,而空气氛围下的去除效率可达62.5%。在N2与空气氛围下其产物明显不同,在空气氛围下,主要产物为SO2、COS、CO和CO2;而在N2氛围下其主要产物为大量单质硫、少量CO与CO2。对DBD降解CS2的机理分析表明,在N2条件下主要是高能电子与紫外光的作用;而在有空气条件下,O2的存在促进了CS2的深度氧化。     

生物炭材料在水体有机污染治理中的研究进展

随着工农业的发展,大量有机物被排入水体,造成水生生态系统严重破坏。生物炭及其改性材料以其优良的理化特性,在水处理中发挥着越来越重要的作用。该文分别从去除机理、影响因素、改性方法等方面进行了总结分析,对在应用过程中存在的问题进行了探讨,指出低成本高吸附性能新型生物炭的研发、生物炭与催化剂及微生物联合应用技术的深入研究以及生物炭对新型污染物去除机理研究等将会成为今后生物炭在污染治理领域的研究重点。通过对生物炭及其改性材料在水体有机污染处理中研究进展的综述,以期为生物炭及其改性材料在水处理中的应用提供有价值的借鉴和参考。     

生物炭及其复合材料去除水体石油烃研究进展

水体的石油污染对生态环境造成的长期影响和破坏,是一直以来全球重点关注的环境问题之一。生物炭及其复合材料作为可有效吸附石油烃的富炭多孔材料,已成为目前水体修复领域的重要研究对象。文章对近年来生物炭及其复合材料在水体环境中石油烃吸附的相关研究进行了整理,总结了生物炭的类型、理化性质及其常见的制备过程,介绍了表面改性、磁性改性以及纳米改性等生物炭复合材料制备方式。在此基础上,简述了生物炭及其复合材料吸附石油烃时的原材料性质、污染初始浓度、外加物质以及盐度等内外因素的影响,讨论分析了去除石油烃过程中疏水相互作用、孔隙填充、π-π相互作用、毛细管效应以及表面吸附等作用机理。针对当前研究中所存在的生物炭及其复合材料的生态风险不明确、多数研究停留在实验室阶段、吸附过程机理研究不够深入等问题,提出了强化吸附材料风险评估、优化其制作工艺、提升其循环再生性能和深化吸附机理研究等方向,以期为生物炭及其复合材料吸附水体石油烃的大规模应用提供科学参考。     

木棉生物炭对水体中Cr(Ⅵ)的吸附特性和机制研究

选取木棉为原材料,在不同温度下制备成生物炭.实验考察了溶液初始pH、不同热解温度及生物炭投加量对吸附效果的影响,并利用吸附动力学、吸附等温线及SEM-EDS、FTIR、XPS、Zeta电位等手段研究木棉生物炭对水溶液Cr（Ⅵ）的吸附特性及吸附机理.结果表明,热解温度为400℃,固液比为2∶1,pH=2.0时,木棉生物炭对水溶液中Cr（Ⅵ）的吸附效果最好.吸附动力学和吸附等温线结果显示,颗粒内扩散方程和Langmuir模型更能较好地拟合吸附过程.由Langmuir模型可以看出,400、550、700℃热解温度下制备的木棉生物炭对水溶液中Cr（Ⅵ）的最大吸附量分别为25.325、20.602、19.616 mg·g^-1.FTIR和Zeta结果表明,木棉生物炭主要通过官能团络合和静电吸附作用去除水溶液中Cr（Ⅵ）.XPS分析结果显示,生物炭表面大部分Cr（Ⅵ）被还原为Cr（Ⅲ）,其中,Cr（Ⅵ）占比为26.6%,Cr（Ⅲ）占比为73.4%.研究表明,木棉生物炭作为去除水溶液中Cr（Ⅵ）的吸附剂具有较大的应用潜力.     

两种木材生物炭对铜离子的吸附特性及其机制

为探索高效利用废弃生物质资源制备生物炭去除水体和土壤中Cu~(2+)污染的可行性,本文以常见的农林废弃物苹果树枝和梧桐木锯末为原料,采用450℃限氧热裂解法制备生物炭,通过两种生物炭对Cu~(2+)的批量吸附试验,利用4种等温吸附模型(Langmuir、Freundlich模型、Temkim、D-R模型)和4种吸附动力学模型(准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型、颗粒内扩散模型)研究了苹果枝和锯末生物炭对Cu~(2+)的吸附行为.同时,使用FTIR红外、SEM和BET比表面积及孔径分析等技术表征了生物炭的理化性质,研究了两种生物炭对Cu~(2+)吸附机制,分析了两种生物炭之间的吸附特性差异及其影响因素.结果表明:(1)苹果枝生物炭在3 h达到吸附平衡,理论最大吸附量为15.85 mg·g~(-1),锯末生物炭在6h达到吸附平衡,理论最大吸附量为17.44 mg·g~(-1),与其他研究相比,这两种生物炭体现了较高的Cu~(2+)吸附性能;(2)两种生物炭对Cu~(2+)的热力学吸附均较好地符合Langmuir模型,表明吸附过程主要是近似单分子层的有益吸附;动力学吸附均符合准二级吸附动力学模型,表明其对Cu~(2+)的吸附包括表面吸附、颗粒内扩散和液膜扩散等多种过程;(3)吸附机制主要包括静电吸附,配体(酚羟基)/离子(H+)交换和阳离子—π键作用.     

生物炭吸附水中磷酸盐的研究进展

生物炭作为1种环境友好型吸附材料,可有效去除并回收水体中的磷,由此也成为当前的研究热点之一。综述了目前国内外生物炭吸附磷酸盐及磷素回收研究现状,主要总结了控制生物炭吸附磷酸盐的4种主要机制,阐述了影响生物炭吸附除磷过程中的主要影响因素,介绍了目前应用研究的方向并提出生物炭在实际应用中所面临的问题并对未来研究方向进行了展望,以期为未来研究及推广应用提供理论支撑。     

生物炭基人工湿地的水体净化作用及其机制

生物炭基人工湿地是以生物炭为基质来实现水体净化的一种人工生态系统。生物炭基质是人工湿地去除水体中氮磷素和有机污染物的关键要素,同时支持植物和微生物生长。基于文献调研和综合分析,文章探讨了生物炭基质对人工湿地中氮、磷素和有机污染物的去除路径、作用机制和影响因素,分析了生物炭基质对人工湿地植物生长的影响。生物炭不仅能够通过吸附和络合等作用去除水体中的氮、磷素和有机污染物,还能通过促进微生物和植物的生长,提升微生物的生化作用,从而促进水体的净化效果。生物炭的综合利用不仅为中国农林固废和市政污泥资源化提供了更广阔的应用前景,还能将吸附和络合了氮、磷素的生物炭回收,作为土壤改良剂和缓释肥应用于农业生产中,有力地推动了中国绿色发展和生态文明建设。文章分析了优化生物炭基人工湿地水体净化的研究方向,并探讨了生物炭在人工湿地中的应用前景。