功能性生物炭的制备及其在重金属污染土壤修复领域应用的研究进展

生物炭因其具有含碳量高、孔隙发达、官能团丰富等特点,被广泛应用于改良土壤、增加碳汇、修复环境污染等农业和环境保护领域。近年来,研究发现利用物理、化学或生物方法对生物炭进行改性处理制备具有新性能、新结构的功能性生物炭材料,可以显著提高其吸附能力。本文综述了制备功能性生物炭常用的化学改性处理方法,阐述了功能性生物炭与土壤重金属之间可能存在相互作用机制及功能性生物炭在土壤重金属污染修复中的应用,对功能性生物炭在土壤重金属污染领域今后的研究方向做出了展望。     

角蛋白基生物炭对废水中重金属Ni(Ⅱ)的吸附性能研究

对生活垃圾中废头发制备出的角蛋白基生物炭进行表面分析和吸附应用,为生活垃圾处理与资源化利用提供一种新思路新方法。通过对生物炭进行SEM电镜的分析和对含重金属Ni(Ⅱ)的废水进行吸附研究,确定出角蛋白基生物炭表面性能特征和对含重金属废水的动力学和热力学吸附模拟曲线。角蛋白基生物炭表面结构具有发达的微孔、中孔和大孔,对Ni(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学方程,以化学吸附占主导。Langmuir和Freundlich模型拟合曲线能较好的描述角蛋白基生物炭对Ni(Ⅱ)的等温吸附。得到的角蛋白基生物炭对含重金属Ni(Ⅱ)的废水具有吸附作用。为城市污泥堆肥应用、土壤有机碳含量的调整和大气污染物的吸附剂提供依据,具有一定的实际意义。     

污泥生物炭作为土壤改良剂的研究进展与展望

用污水污泥生产生物炭并应用于土壤改良,是一种经济有效的土壤修复方法,具有提高土壤肥力、固定重金属、增加土壤生物量等效果。为了深入评估污水污泥基生物炭在土壤应用中的可行性,论述了污泥生物炭的制备方法与性质,探讨了污泥生物炭施入土壤后对土壤理化性质、重金属污染及有机物污染等方面的作用,分析了污泥生物炭作为土壤改良剂的可行性和潜在的危险,并对污泥生物炭研究与应用的方向进行了展望,对促进污泥资源化利用和土壤修复具有现实意义。     

没食子药渣生物炭对苯酚的吸附

以没食子药渣为原料,采用限氧热解法制备了不同温度300℃、400℃、500℃、600℃下的药渣生物炭,考察pH、投加量、溶液温度、不同接触时间和溶液初始浓度对吸附苯酚的影响。实验结果表明,这几个因素均能影响生物炭对苯酚的吸附效果。4种不同热解温度制备的生物炭对苯酚的吸附能力为400℃500℃600℃300℃,300℃和400℃最佳pH为5.0,500℃～600℃的最佳pH为7.0,药渣生物炭吸附苯酚的最佳投加量为0.05 g。在25℃～45℃条件下,较高的温度有利于药渣生物炭对苯酚溶液的吸附。没食子药渣生物炭的吸附过程先快后慢,在10 h趋于平衡。利用Langmuir和Freundlich模型对4种生物炭进行拟合,发现不同热解温度的药渣生物炭基本符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。研究结果为预测药渣生物炭吸附重金属提供理论参考,从而为拓展药渣资源化利用提供有效途径。     

生物炭对农田土壤中酶活性和细菌群落结构的影响研究

利用核桃壳、玉米轴和玉米秸秆分别在250℃、400℃和600℃制备生物炭,以1%(w/w)的施加量添加到农田土壤中,以考察不同生物炭对农田土壤酶活性和细菌群落结构的影响。结果表明:与对照组相比,生物炭通常降低了蔗糖酶和中性磷酸酶活性,对过氧化氢酶影响较小,但是却提高了脲酶活性。对于细菌群落结构而言,生物炭通常降低了土壤中细菌的丰度,而对细菌多样性影响较小。与对照组相比,生物炭(除了玉米轴生物炭)使放线菌丰度降低了5%～15%,伴随着放线菌的减少,变形杆菌、酸杆菌和芽单胞菌的丰度略有增加,表明生物炭改变了土壤中的细菌群落结构。冗余分析(RDA)结果表明,生物炭中的灰分与芽单胞菌门、硝化螺旋菌门、酸杆菌门和浮霉菌门之间均具有正相关关系,而与放线菌门和厚壁菌门均具有显著的负相关关系。变形菌门与土壤中的总氮和可利用氮具有正相关关系,表明变形菌门与土壤中氮循环有关。拟杆菌门与生物炭的(O+N)/C和H/C原子比具有正相关性。生物炭比表面积与绿弯菌门丰度具有正相关关系。因此,在生物炭应用于农田土壤时,应充分考虑生物炭对土壤生态学的影响。     

生物炭复合材料在土壤重金属污染修复领域的研究进展

当前,土壤重金属污染问题已成为了备受国内外关注的环境问题之一.相比于传统单一生物炭,生物炭复合材料具有循环利用性能更佳、吸附能力更强、修复选择性更广等优点,是一种稳定的、应用前景广的土壤重金属污染修复材料.系统性地综述了目前国内外生物炭改性优化方法以及吸附重金属相关机理,讨论了生物炭应用于土壤污染修复领域存在的潜在环境...     

化学活化法制备麻疯树果壳活性炭的实验研究

以麻疯树果壳为原料，KOH为活化剂，通过化学活化法制备活性炭。考察了反应温度、反应时间和碱炭比（KOH与麻疯树果壳炭化料的质量比）等因素对活化结果的影响，并利用N2吸附和BET等现代分析测试方法来表征活性炭的结构特征。结果表明，化学活化法制备的活性炭吸附剂性能较好，且当活化温度为850℃，活化时间为240min，碱炭比R=4时制得活性炭产品的质量最好；化学活化法制备的活性炭为微孔吸附剂，在最佳条件下得到最大的碘吸附值和比表面积分别为2218．44mg／g和1890m^2／g。     

利用城市污水厂剩余污泥制备生物炭吸附镉

利用城市污水厂剩余污泥制备生物炭并用于吸附重金属离子Cd2＋,有利于城市污水厂污泥的处置,为污水中重金属的处理与处置和“碳减排”提供新的思路与方法。研究结果表明不同污水厂的污泥的最佳活化温度不同,昆明第一污水处理厂污泥最佳活化温度为300℃,第三、第五污水处理厂污泥为400℃;对于污水厂污泥制备的生物炭对镉的吸附量随着pH值的升高而增加;吸附模型拟和结果表明Freundllch模型在大部分温度下均具有比Iangrmuir模型有更好的相关性。     

基于生物炭施用的土壤改良研究进展

生物炭已经被证实在土壤改良、温室气体减排、环境治理以及农业环境修复等相关领域发挥着重大作用。文章采用文献分析法、分类统计法和比较分析法,归纳了2008～2019年生物炭研究文献的数量特征,总结了生物炭在土壤改良作用层面的机理与效果,并展望了生物炭在土壤改良方面的应用。主要研究结果如下:生物炭相关论文发表数量逐年增加,研究内容和方向趋于多元化;生物炭的研究国内与国外基本同步,在2008年以后刊文数量呈现出急剧上升的趋势;生物炭土壤改良机理表现为施用到土壤后通过自身理化性质对土壤物理、化学、生物学特性产生影响。通过分析生物炭施用对土壤改良的研究进展,对已有的研究成果做出概括总结,指出下一步发展的趋势,为生物炭应用与创新发展提供参考。     

小麦秸秆生物炭对石油烃污染土壤的修复作用

以小麦秸秆为原材料,在300℃下缺氧裂解3、6、8 h制备生物炭,比较了3种生物炭的产率、pH值、灰分以及C、H、N元素含量,表征了300℃、6 h生物炭的表面形态,并用其作为修复材料,对大港油田的石油污染土壤进行修复。结果表明,随裂解时间的延长,生物炭产率下降,pH值升高,灰分含量增加,H/C值下降,但产率、pH值、灰分和H/C值都是从3h到6h差异显著,6h到8h差异不显著。C元素含量先升高后下降。石油污染土壤经生物炭修复14 d和28 d后,总石油烃降解率分别为45.48％和46.88％,均显著高于对照组。修复14 d后土壤中的萘、苊、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]芘也都有不同程度的下降,其中苯并[a]芘含量下降幅度达98.18％,其他几种PAH的降解率也都高于对照组,28 d后这些PAH的含量又有上升趋势。这说明小麦秸秆裂解时间对生物炭的性质有影响;300℃、6 h生物炭可以用来修复石油污染的土壤。     

国内外废弃油脂的处理情况及利用方式概述

介绍了国内外废油脂的产生及回收利用现状,研究了废油脂不同的处理利用技术,并重点分析了生物柴油技术的制备应用。     

牛粪生物炭对水中磷的吸附特性及其影响因素研究

以牛粪生物炭为吸附剂,通过静态吸附实验研究牛粪生物炭对磷的吸附特性。研究了pH值、投加量等对牛粪生物炭吸附磷的影响。结果表明,牛粪生物炭吸附磷的最佳初始pH值为6.0;当投加量为0.1 g时,对磷的去除较为理想;通过对动力学数据进行分析,发现准二级动力学(R~2=0.999)比准一级动力学方程(R~2=0.5 886)和Elovich方程(R~2=0.927)能更好的拟合动力学数据,颗粒内扩散方程拟合结果发现牛粪生物炭对磷的吸附包括表面吸附和颗粒内扩散两个过程。吸附等温线拟合发现Langmuir吸附等温方程能很好拟合等温吸附数据,表明生物炭对磷的吸附以单分子层吸附模式为主。     

干旱区牛粪生物炭对水中磷的吸附特性研究

以牛粪生物炭为吸附剂,通过静态吸附实验研究生物炭对磷的吸附特性。通过对动力学数据进行分析,发现准二级动力学(R2=0.999)比准一级动力学方程(R2=0.5886)和Elovich方程(R2=0.927)能更好地拟合动力学数据,颗粒内扩散方程拟合结果发现牛粪生物炭对磷的吸附包括表面吸附和颗粒内扩散两个过程。吸附等温线拟合发现Langmuir吸附等温方程能很好拟合等温吸附数据,表明生物炭对磷的吸附以单分子层吸附模式为主。利用牛粪热解产生的生物炭吸附去除水中磷是可行的,不仅成本低廉并且能够达到干旱区农业废弃物资源化利用及废水除磷的目的。     

生物炭对黄土中硫的影响与环境效应研究

硫是植物生长必需的营养元素,缺硫会导致作物的产量和品质下降。生物炭是一种高温热解富含有机官能团的活性炭,施加生物炭对黄土中硫素的迁移转化产生重要的影响,可以有效减缓硫素的淋溶损失。综合评述了黄土中生物炭对硫素的影响与环境效应,对于区域施肥和硫肥的调控具有重要的意义。     

活性半焦(炭)脱硫性能影响因素的研究

在不同炭化条件（炭化温度、炭化时间）和活化条件（活化温度、活化时间以及水蒸汽流量）下制取活性半焦。用碘吸附值和硫容表征了活性半焦的微孔结构及其脱硫能力，考察了制备条件对活性半焦微孔及其脱硫能力的影响。并探讨了脱硫能力与活性半焦微孔之间的关系。     

无烟清洁炭成套先进节能设备及制备技术

无烟清洁炭成套设备为先进节能型设备，其烘干机为非锅炉式，有两道强风除石装置，热风力源只砌一个民用炉即可，可节省燃料费300元；成型机有“JSZZ”装置、稳定、高效、安全、薪棒成品率百分之百；脱烟炭化炉火全钢体可分解式，不用任何柴、煤、电等助燃物。该全套设备价格仅七万余元，是进口设备的随1／30，而功能与进口设备一样，生产车间只需30m2的一船简易房即可；炭化炉置于露天、生产工人需3～5人，全机配电15kW，单机班产成品炭0．6t。该项目的最大优点是原材料广泛易得、锯末、刨花、稻壳、棉秆、棉完、葵花籽皮、花上皮、蒿杆…     

关于餐饮废油制取生物柴油的调查与研究

通过调查消费者和经营者对餐饮废油脂的处理方式,探讨餐饮废油脂制造生物柴油的可行性,介绍用餐饮废油脂制造生物柴油的方法。     

水基钻井固废分类资源化处置利用浅论

基于中国石油西南油气田目前水基钻井固废均送当地制砖厂处置利用存在的处置费用高、潜在 安全环保风险大的问题,在简要分析西南油气田水基钻井固废的产生量、来源、特性、组成性质等基础上,提出了依据不同水基钻井液体系对钻井固废进行分类的方法,并重点论述了气体水基钻井固废、聚合物钻井液体系 固废、磺化钻井液体系固废３种水基钻井液体系所产生固废的污染物性质,相应的资源化处置利用方法第1优选分别为：直接/生物处理土壤利用、生物处理土壤利用、制烧结砖/生物处理土壤利用等,提出了相关结论建议,对油气勘探钻井环保决策管理和研究具有一定参考价值。     

生物炭对干旱区盐碱土磷淋溶的影响

以干旱区绿洲盐碱土为研究对象,探索玉米秸秆生物炭对磷淋溶的影响。采用室内土柱淋洗试验,设置0%,1%,5%和10%(w/w)四个生物炭添加比例;模拟大气降雨,定期收集淋洗液,分析其中有效磷和总磷的含量。结果显示,与对照组0%相比,5%和10%添加比例分别增加了土壤有效磷淋失量610%和630%;增加总磷淋失量分别达到432%和438%;土壤中有效磷增加量为96%和143%。我们的研究表明生物炭施用于干旱区绿洲盐碱土能明显增加土壤中磷的有效性,从而提高磷的利用效率(5%添加比例较为合适)。     

生物吸附研究进展

生物吸附法是目前处理含金属废水的一种较有效的方法,特别是对于低浓度废水的处理优势明显。生物吸附法处理废水亦可达到以废治废的目的。本文就生物吸附领域目前研究状况进行了概述,主要包括了生物吸附剂对金属离子的吸附作用,生物吸附机理以及固定化吸附的应用研究。