原材料及活化剂对生物炭去除有机硫的影响研究

本研究考察了不同的原材料及活化剂对生物炭去除CS2和COS的影响。研究结果表明,原材料的机械强度的影响体现在焙烧阶段,活化剂的影响体现在自身活化活性上;此外还发现活化剂与原材料的相互影响对制备出的生物炭去除CS2和COS也有较大的影响。活化剂和原材料的选择影响了孔的生成和孔径的分布。     

铁掺杂介孔氧化硅-石墨化炭复合物对橙黄Ⅱ的吸附

利用水热法合成铁掺杂介孔氧化硅-石墨化炭复合物(Fe MS),并对其进行结构表征,发现其具有介孔结构,且高铁含量的Fe MS含有明显的石墨化炭物种.比较了传统吸附剂活性炭、SBA-15及Fe MS分别对橙黄Ⅱ的吸附性能,考察了初始p H、投加量、初始浓度、吸附时间对吸附的影响,并对吸附过程进行了动力学研究和吸附等温模型的模拟.结果表明:Fe MS对橙黄Ⅱ有很好的吸附性能,且高铁含量的Fe MS吸附量优于低铁含量;Fe MS吸附橙黄Ⅱ的最佳p H值为7,最高吸附量能达到1108 mg·g-1;初始浓度对橙黄Ⅱ吸附效率有明显的影响;对低浓度的橙黄Ⅱ,可在120 min内达到吸附平衡;Fe MS对橙黄Ⅱ的吸附动力学数据符合准二级动力学模型;Fe MS对低浓度橙黄Ⅱ的吸附符合Henry等温模型,饱和吸附量与橙黄Ⅱ的浓度有关.     

热解条件对生物炭性质和氮、磷吸附性能的影响

以橡木为原料,在不同的热解终温、升温速率和恒温时间下制备生物炭.对生物炭产率、p H、元素组分、工业组分、比表面积、红外光谱等理化特征进行分析,并考察生物炭对水溶液体系中NO-3-N、NH+4-N、PO3-4-P的吸附性能.结果表明:生物炭的产率受热解终温影响最大(极差:54.57%),恒温时间次之(极差:1.16%),升温速率最小(极差:0.42%).随热解终温、升温速率和恒温时间的增加,所得生物炭的p H和C含量增加,而H和O含量降低.热解终温对生物炭表面官能团影响较大,升温速率和恒温时间基本无影响.生物炭对氮、磷的吸附性能主要受热解终温影响.NO-3-N的吸附量最大可达2.80 mg·g-1(600℃),且随热解终温的升高呈指数增加.比表面积、表面碱性官能团和表面金属氧化物与NO-3-N吸附有关.随热解终温的增加,NH+4-N吸附量降低,最大吸附量为3.12 mg·g-1(300℃).阳离子交换量(CEC)是影响NH+4-N吸附的主要因素.PO3-4-P吸附量随热解终温的增加呈先增后减的趋势(在500℃达到最大,为9.75 mg·g-1),且吸附过程主要受生物炭表面碱性官能团和表面金属氧化物的影响.     

蚯蚓粪便制备生物炭及其对罗丹明B吸附的研究

为了寻求蚯蚓粪便(VM)新型、安全的资源化利用途径,采用慢速热解碳化VM制备生物炭(VMBC)并用作吸附剂.对比分析VM和VMBC的元素组成、pH、电导率、孔结构和表面官能团等理化性质及其热解行为的差异.同时,考察VMBC对罗丹明B(RB)吸附性能,并进一步探讨潜在的吸附机理.结果表明,VM经过热解碳化后,C、H、O、N、S的含量下降,芳香性和非极性增大.热重分析显示,VM有4个明显的失重阶段,且失重量较大,而VMBC在220℃和600℃有2个失重阶段,且失重量较小,表明VMBC热稳定性更高.VMBC对RB吸附在12 h达到平衡,增加pH不利于RB的吸附,且吸附过程为吸热反应.Freundlich模型对RB吸附结果拟合较好(R2=0.94).VMBC对RB吸附符合二级动力学模型(R2=0.94),表明VMBC主要通过化学作用对RB进行吸附.VMBC表面官能团(—OH、—NH和C—H等)对RB的吸附起重要作用,而内扩散和静电作用不是控制吸附的主导作用.     

生物炭修复土壤重金属的研究进展

生物炭是由废弃生物质在缺氧条件下热解而成的一种含碳丰富的产物。由于具有精细的孔隙结构和独特的表面特性,生物炭对重金属污染物有着良好的吸附能力,从而影响污染物的迁移。从生物炭的基本特性、吸附机理以及对土壤中重金属的修复效果等方面进行综述,最后提出生物炭未来在环境修复方面的研究方向。     

典型排放源黑碳的稳定碳同位素组成研究

采集了我国主要的黑碳排放源(生物质燃烧、民用燃煤和机动车尾气)的烟尘样品,分析烟尘中黑碳(BC)和总碳(TC)与原始燃料的稳定碳同位素组成(δ13C),对比各种δ13C值之间的关联性,评估运用δ13C技术进行BC源解析的潜力.结果表明:①3种典型排放源烟尘样品的δ13CBC与燃料有较好的一致性,且不同排放源的δ13CBC变化范围之间有比较明显的差别:生物质燃料除玉米秸(C4植物,δ13CBC为-13.62‰)显著不同外,C3植物的δ13CBC平均值为-26.49‰±1.17‰;烟煤的平均值为-23.46‰±0.37‰;机动车尾气(包括柴油车和汽油车)的平均值为-25.17‰±0.40‰.②各种排放源的BC形成过程存在程度各异的碳同位素分馏,C4植物(玉米秸)燃烧过程分馏作用较明显(BC的δ13C相对燃料负偏1.62‰),而C3植物和民用煤燃烧过程的分馏较小(分别正偏0.63‰和0.52‰).③BC的纯化手段(CTO-375方法)对生物质烟尘的δ13C有一定的影响(BC和TC的δ13C相差约为0.50‰),对化石燃料烟尘没有影响.上述典型排放源的δ13C数据库可为BC源解析提供依据.     

间歇式气水联合反冲洗生物炭池的试验研究

为合理控制生物炭池的反冲洗过程,改善其整体运行性能,试验以反冲洗出水浊度、反冲洗前后有机物的去除率和炭池的生物量、生物活性的变化等为评价指标,比较分析3种不同的气水联合反冲洗方式对生物炭池运行效果的影响.结果表明,间歇式气水联合反冲洗更适合于生物炭池,反冲洗后生物活性明显升高,比反冲洗前增加了62.5%;而气+水的反冲洗方式和气水混合+水冲的反冲洗方式的生物活性增加率为55.6%、38.5%.间歇式反冲洗308h后,反应器能恢复运行性能,UV254去除率达60.0%.反冲洗出水的类富里酸荧光峰很弱,而以低激发波长类色氨酸(峰S)和高激发波长类色氨酸(峰T)为主,这来源于被冲刷下来的微生物残片.三维荧光光谱也表明,间歇式气水联合反冲洗容易将微生物残片冲刷干净.     

民用生物质燃烧挥发性有机化合物排放特征

民用生物质燃烧是我国人为源挥发性有机物（VOCs）排放的主要来源.采用罐采样-GC/MS和DNPH衍生-HPLC这2种方法联用采集和分析了5种主要民用生物质燃烧排放烟气中的VOCs组分,并利用碳平衡法确定其排放系数.研究表明,秸秆和木柴等民用生物质燃烧总的VOCs排放系数分别为（4.37±2.23）g·kg-1和（2.12±0.77）g·kg-1,秸秆燃烧排放高于木柴燃烧排放;民用生物质燃烧排放VOCs中,最为丰富的物种为芳香烃和醛类,含量均在25%以上;秸秆和木柴燃烧除卤代烃和腈类含量差异较大外,其余物种分布比较类似;秸秆和木柴燃烧VOCs排放总的臭氧生成潜势分别为（16.9±8.2）g·kg-1和（10.8±4.9）g·kg-1;臭氧生成潜势比较高的物种依次为：醛类、芳香烃和烯烃/炔烃,其中醛类贡献基本在50%以上.     

木质素磺酸盐基生物质固沙材料的部分生物效应

将制浆造纸废液中的木质素磺酸盐经过化学改性制备成生物质固沙材料BSSM-LS,可达到治理污染,有效利用资源和防风固沙、抑尘等多重效果,但在应用过程中,为避免对生态环境造成危害,必须关注其环境生物效应。文章首先选择具有代表性的小白菜和高羊茅草进行了种子萌发的试验,结果表明,BSSM-LS对植物生长无有害影响,反而由于补充了氮,对种子的萌发起到了良好促进作用。随后进行的BSSM-LS与白腐菌及其酶相互作用的研究表明,BSSM-LS对裂褶菌Schizophyllum commune无有害影响,对漆酶无抑制作用。在自然条件下,BSSM-LS生物降解仍需要较长时间,接种白腐菌后可加速其降解过程;在漆酶作用下BSSM-LS可发生一定程度降解,表现为分子量减少,磺酸基含量下降,共轭羰基和醌型结构增加,有利于BSSM-LS的腐殖化进程。     

生活垃圾生物炭源溶解性有机质分馏和络合重金属的作用

为揭示生活垃圾衍生的溶解性有机质的成分及其与重金属的相互作用机制,利用固相萃取与分馏技术,将生活垃圾衍生的溶解性有机质进行分馏,并采用荧光猝灭滴定与光谱分析探究各馏分与Cu的络合作用.结果表明,分馏共得到4种组分,分别为疏水酸性组分、疏水中性组分、疏水碱性组分和亲水性组分,按C含量分别占5.64%、64.37%和11.66%和18.33%.在这4个组分的三维荧光光谱中观察到5个荧光峰：A(Ex/Em=240/425 nm,类富里酸物质)、C1和C2(Ex/Em=270/425 nm和Ex/Em=315/412 nm,类腐殖酸物质)、T1(Ex/Em=240/354 nm,类色氨酸物质)和T2(Ex/Em=275/358 nm,微生物代谢产物);其中在疏水中性组分中观察到3个荧光峰A、C1和C2. Cu对疏水中性组分的络合顺序为：405—450 nm>383 nm>397 nm>323—340 nm;Ryan-Weber模型拟合表明络合稳定常数（lg K）:C2(4.10)>A(3.97)>C1(3.91);这表明与Cu络合时类腐殖酸物质优先于类富里酸物质....