磁性水滑石/生物炭复合材料的制备及其对水溶液中磷的吸附性能

以芦苇秸秆生物炭为基体,制备了磁性水滑石/生物炭复合材料(Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC)。考察不同pH、Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC投加量、初始磷浓度、吸附时间以及反应温度对Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC吸附磷的影响。结果表明:Fe3O4-Mg/AlLDH/BC对磷的吸附符合准二级动力学模型和Freundlich模型,吸附过程是自发的吸热反应。在最佳的实验条件下(Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC投加量为5.0g/L,磷初始质量浓度为20 mg/L,pH为6.0,温度为30℃,吸附时间为120 min),Fe3O4-Mg/AlLDH/BC对磷的去除率可达99.24%,该材料是一种新型高效的磷吸附材料。     

生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜特性的影响

锰氧化物作为改性材料应用于制造复合材料一直是环境领域的研究热点,锰氧化物改性的复合材料在水处理、空气清新剂等领域应用广泛。但目前,将生物炭-锰氧化物复合材料作为吸附材料改变土壤对铜吸持能力的研究还不多见。采用等温平衡吸附法,测定生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜的能力影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析红壤对铜的吸附特征。结果表明：不同用量的生物炭-锰氧化物复合材料加入后,均会明显提高红壤对铜的吸附量。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%生物炭-锰氧化物复合材料的红壤处理,其铜的吸附量较未添加处理分别增加了63.1%、130%,310%和509%。Freundlich吸附方程能较好的描述不同用量生物炭-锰氧化物复合材料影响红壤对铜的吸附特征。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%炭-锰材料处理的分配系数（Kf值）分别为0.176、0.286、0.653和0.800。生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,分配系数（Kf值）较对照红壤提高了5倍,生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后对红壤pH值影响不大,对CEC（阳离子交换量）有较大的影响;生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,CEC为5.59 cmol·kg-1,较对照增加了14.1%,温度升高,有利于提高红壤对铜的吸附能力。生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后,红壤在1034.63、537.22、471.45 cm-1处有吸收峰出现,红壤表面-OH、Mg-O、Si-O等活性官能团数量明显增加。生物炭-锰氧化物复合材料增加红壤对铜的吸附机制可能是红壤表面Mg-O、Si-O等官能团与铜形成了Mg-O-Cu-、Si-O-Cu-络合物,提高了红壤对铜的吸持能力。从土壤化学与土壤修复的角度出发,生物炭-锰氧化物复合材料可用于铜污染红壤修复。     

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350~500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明:生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2+和Pb2+的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg(6 g.L-1)时,3种生物黑炭对溶液Cd2+的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2+的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

小麦秸秆生物质炭对水稻产量及晚稻氮素利用率的影响

选择湖南长沙红黄泥水稻土和江西进贤红壤性水稻土为供试土壤,研究小麦秸秆制生物质炭在20、40t.hm-2施入量水平下与氮肥配施对早、晚稻产量及晚稻氮素利用率的影响。结果表明,生物质炭与氮肥配施情况下,2个试验点不同生物质炭施用量处理间早稻产量均无显著差异,但进贤试验点生物质炭施用量为20和40t.hm-2处理晚稻产量分别比未施生物质炭对照提高5.18%和7.95%,而长沙试验点3个处理间晚稻产量无显著差异。在相同氮素水平下,当生物质炭施用量为40 t.hm-2时,2个试验点土壤有机碳含量与未施生物质炭对照相比最高增幅均在55%以上;施用生物质炭可提高酸性或弱酸性土壤pH值,降低土壤容重;施用生物质炭也可显著提高水稻氮肥利用率,在40 t.hm-2施用水平下,长沙和进贤试验点水稻氮肥吸收利用率分别提高20.33和17.58百分点,进贤试验点氮肥农学效率提高39.81%。在酸性土壤中施用生物质炭可提高氮肥利用率,保持水稻产量稳定或有一定的增产效果。     

用污水处理厂脱水污泥制备含炭吸附剂

以污水处理厂脱水污泥为原料,分别采用炭化法、物理活化法和化学活化法制备了含炭吸附剂。采用化学活化法制备的含炭吸附剂性能最好,热解温度为450℃时,含炭吸附剂的碘吸附值为313．9mg／g,吸附剂收率为64．36％。采用ZnCl2为活化剂,所制备的含炭吸附剂的性能优于H2SO4,KOH,H3PO4作为活化剂。经正交实验得出的最佳实验条件为：ZnCl2浓度3mol／L,干污泥与活化剂溶液质量比1：4．0,热解温度450℃,热解时间1．5h。制备含炭吸附剂的干污泥粒径以0．6～0．9mm为宜。组合活化剂的效果好于ZnCl2溶液,最佳的组合活化剂为ZnCl2＋H2SO4（体积比为3：1）。含炭吸附剂的孔径分布较宽,微孔所占比例较小,以中孔为主,比表面积较小。     

硅改性花生壳生物炭对水中磷的吸附特性

为实现花生壳资源化利用,通过硅酸钠溶液对花生壳进行浸渍改性,再热解制备成硅改性花生壳生物炭(Si-PSBs),探究Si-PSBs对水中磷的吸附特性.结果表明,相比于未改性花生壳生物炭(PSB),Si-PSBs对磷的吸附量明显增大,8%硅酸钠溶液改性的生物炭(8%Si-PSB)对磷的吸附量是改性前的3.9倍.SEM、FTIR和XRD等结果表明8%Si-PSB上有二氧化硅生成,二氧化硅影响吸附过程中源于生物炭的碳酸钙形态,提高了生物炭自身所含金属离子Ca²⁺的反应活性.强酸强碱环境中,8%Si-PSB对磷均具有良好的吸附效果.反应平衡后,8%Si-PSB和PSB对磷的吸附量分别在2.79 mg·g^-1和0.71 mg·g^-1上下浮动,对磷的吸附均更符合准二级动力学模型,说明反应以化学吸附为主.等温吸附实验数据采用Langmuir模型拟合度更高,说明8%Si-PSB和PSB对磷的吸附均以单层吸附为主.溶液中腐殖酸(HA)的存在抑制8%Si-PSB和PSB对磷的吸附.8%SiPSB是一种低成本的新型除磷材料,可提高花生壳自身金属...     

生物炭材料在海洋石油类污染修复中的应用研究进展

时有发生的溢油事故以及沿海陆源输入性的石油污染会对海洋生态系统造成短期或长期的危害.生物炭是一种原料来源广、低成本、环境友好的富含碳的材料，是解决全球废弃物碳足迹问题的重要措施.近年来，基于生物炭的海洋石油烃修复材料被广泛关注.因此，本文将详细介绍生物炭的制备及生物炭材料在海洋石油烃修复中的应用.生物炭的制备过程中，其理化性质主要受原料类型、热解速率、热解温度和热解时间的影响.生物炭的高孔隙率和丰富的表面官能团，使其具有溢油吸附的巨大潜力.为提高溢油吸附效率，酸改性、磁改性和疏水改性等方法常用来改善生物炭的性质.此外，生物炭基气凝胶因其独特的吸附性能，也得到了广泛的研究和关注.除在水环境适用外，利用生物炭还可对沉积物中的石油烃进行封存和修复，以减少其扩散和生物利用度.多孔、富含营养元素的特点使生物炭可以作为固定化材料来固定石油烃降解菌，以减少海洋环境条件对微生物的冲击，保证菌剂的降解效率.综上，生物炭具备的各种优异性质使其在海洋石油污染修复中具有广阔的应用前景.因此，生物炭实际应用的不足及自身存在的某些性质问题，是此后生物炭的研究重点，应当给予更多的关注.     

负载铜丝瓜络生物炭活化过硫酸盐降解四环素

文章通过化学浸制和高温碳化法制备出负载铜的丝瓜络生物炭(Cu-LBC)复合材料，用于活化过硫酸盐(PS)降解四环素(TC)。研究表明在反应温度为25℃，初始pH为7,PS、Cu-LBC投加量分别为0.2 g/L和0.6 g/L时，40 min内对TC去除率可达87.26%±3.36%。该催化体系pH可适性广，共存阴离子对降解性能几乎没有影响；该体系高效的催化降解能力是由于催化剂大大降低了反应的活化能(Ea=4.51 kJ/mol)。催化剂对于实际水体中TC的降解表明Cu-LBC对TC依然具有较强的去除能力。自由基淬灭实验和电子顺磁共振(EPR)分析表明体系中起主导作用的自由基为SO₄^·-和·OH。红外光谱和X射线衍射表明复合材料中铜主要以Cu+的形式存在，Cu-LBC表面的官能团决定了其高效的催化性能。     

镉胁迫下固定化菌系菲降解能力及环境适应性研究

采用核桃壳质生物炭为固定化材料，以铜矿污泥和焦化废水污泥微生物为混合菌源，通过正交试验确定了优化的固定化条件：0.1 g 16目生物炭，微生物接种量5 mL(600 nm下的吸光度(OD₆₀₀)=1.0),固定时间36 h,此时固定化菌系可在48 h降解76.13%的菲。温度20～40℃、pH 4.00～9.00范围内，固定化菌系的降解能力优于游离态菌系。在温度为30℃、pH为7.00时，培养7 d后，固定化菌系对菲的降解率高达95.94%。固定化菌系在低温、低pH下均表现出更强的适应性，对菲的降解率比游离态菌系更高。此外，固定化体系中生物炭水溶提取物可充当共代谢碳源，促进菌系的生长。     

生物炭施用5 a后对桂北桉树人工林土壤有机碳组分的影响

研究生物炭不同施用量施用5 a后桉树人工林土壤有机碳组分的变化特征，明确生物炭施用下土壤的固碳潜力，为桉树林业废弃物生物炭的土壤改良效应提供科学依据.基于2017年建立的桉树人工林生物炭中长期定位试验，以桉树人工林废弃枝条为原料，在500℃条件下厌氧制备生物炭，选取CK （0%）、T1（0.5%）、T2（1.0%）、T3（2%）、T4（4%）和T5（6%）这6个处理，一次性施用生物炭5 a后测定不同处理下有机碳组分含量特征.结果表明：①与对照相比，土壤有机碳及其组分随生物炭施用量的增加而增大，且在T4或T5达到最大值，土壤有机碳、可溶性有机碳、易氧化态有机碳、颗粒有机碳、微生物生物量碳和碳储量分别增加了101.62%、67.46%、143.03%、164.78%、110.88%和41.73%.②随着生物炭施用量的增加，各生物炭处理土壤轻组有机碳和重组有机碳含量在0~10、10~20、20~30 cm土层的增幅分别为41.41%~140.63%、9.26%~87.04%、-19.54%~106.90%和15.32%~78.99%、15.72%~75.25%、89.49%~148.64%.0~30 cm土层土壤轻组有机碳和重组有机碳含量的平均值亦呈现增大的趋势，土壤碳库中以较稳定的重组有机碳为主.③土壤有机碳、碳储量和有机碳组分含量均随着土层的加深而减小.总体上，生物炭施用5 a显著增加了土壤有机碳和碳组分含量，有利于提高土壤固碳能力和土壤稳定性碳库，生物炭施用是提升桉树林土壤质量的有效措施.研究结果可为林业废弃物资源化利用和桉树人工林土壤肥力提升提供参考依据.