餐厨垃圾水热炭对全(多)氟烷基化合物的吸附性能

以高湿餐厨垃圾为对象,通过水热碳化结合高温活化制备水热炭(AC).采用多种表征手段对水热炭的理化性质进行刻画,并对一类全球关注的新污染物——全(多)氟烷基化合物(PFAS)进行吸附实验及动力学分析,以期为“以废治污”提供新思路.结果显示,经过活化处理的水热炭具有较高的比表面积(206.97m²/g)和疏水表面特性,有利于与PFAS的吸附结合.在环境相关浓度下(～40μg/L),PFAS在AC上的吸附分配系数(log K_d)在2.3 8～6.49L/kg范围内,高于其他生物炭的报道结果,说明AC对目标PFAS具有良好的吸附性能.吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型及Elovich动力学模型,证明PFAS在AC上的吸附从机理上近似单分子层化学吸附过程.此外,对于PFCA和PFSA,log K_d值与全氟烷基链长呈正相关,表明疏水作用在AC与PFAS的吸附过程中发挥重要作用.     

磁性生物炭活化过硫酸盐去除水中罗丹明B

以松针为原料,通过溶胶-凝胶法制备了可磁分离回收的CoFe₂O₄/生物炭复合材料(MPBC),通过X-射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)、X射线光电子能谱仪(XPS)和振动样品磁强计(VSM)对MPBC结构和表面物理化学性质进行表征和分析.利用MPBC活化过硫酸盐(PS)去除罗丹明B(RhB),并考察了MPBC的重复利用性能.结果表明,在RhB初始浓度为40mg/L,溶液初始pH值为5,温度为25℃,MPBC投加量为8.0g/L,PS浓度为0.05mol/L时,RhB去除率在120min达到98.8%.其去除率随MPBC投加量和初始RhB浓度的增加而提高,并在较宽的pH值范围内(3～11)具有有效性.腐殖酸、NO₃^-、HCO₃^-和Cl^-对RhB去除效率有一定的抑制作用.自由基淬灭实验与电子顺磁共振(EPR)测试结果表明,MPBC-PS体系中的活性物质主要包括SO_...     

改性蓝藻生物炭促进微生物电合成系统产乙酸的机制研究

微生物电合成系统(MES)是一种以微生物作为催化剂,在阴极电驱动下还原CO₂产生简单化学品的新型碳捕获利用技术.为探究蓝藻生物炭在MES中的添加强化乙酸合成的潜力,本研究通过不同蓝藻生物炭的投加,检测乙酸合成性能及电子回收率,观察阴极微生物分布及形态特征,分析微生物群落结构特征,探究蓝藻生物炭添加对乙酸合成的影响及机制.结果表明,添加蓝藻生物炭(ABC)和过氧化氢改性蓝藻生物炭(ABC-H₂O₂),使MES乙酸产量分别增加了33.8%和77.0%,电子回收率均有所上升,且ABC-H₂O₂组电子回收率高于ABC组.分析蓝藻生物炭电子传递性能和氧化还原活性表明,经过氧化氢改性后的蓝藻生物炭表面含氧官能团数量增加,增强了电子传递能力及氧化活性,有利于微生物通过蓝藻生物炭介导进行间接电子传递.在微生物群落结构方面,蓝藻生物炭的添加降低了产乙酸菌丰度,但提高了微生物群落中电活性微生物和产氢微生物的丰度,使得产乙酸微生物获得更多的电子,实现乙酸合成性能增强.本研究揭示了蓝藻生物炭,特别是改...     

木质垃圾与废铁泥制备Fe0-BC材料及其对水中Cr(Ⅵ)的去除行为

含铬废水的直接排放会对自然环境造成严重危害.为探究零价铁-生物炭材料(Fe⁰-BC)与Cr(Ⅵ)的反应效能,以木质垃圾与印染行业废铁泥两种亟需处理的固体废物作为原料,在不同温度下通过碳热还原制备Fe⁰-BC,并将其应用于水中Cr(Ⅵ)的去除.材料表征结果表明,1 200℃下制备的Fe⁰-BC材料(Fe⁰-BC-1200)性能最佳,其比表面积为105.6 m³/g,孔径为6.23 nm,物相主要由Fe⁰、Cu0、C以及少量杂质构成,其中Fe⁰以球状的颗粒形式分散附着在碳的孔结构中,且大小均匀,粒度基本达到纳米级.通过静态试验考察了Fe⁰-BC材料对Cr(Ⅵ)的去除过程,发现Fe⁰-BC-1200对Cr(Ⅵ)的去除效果最好,在初始浓度为20 mg/L、初始pH为3.5、投加量为2.5 g/L的条件下,Cr(Ⅵ)的去除率达到95.2%. Cr(Ⅵ)的去除过程符合准二级反应动力学过程和Langmui...     

CuFeO2改性生物炭对四环素的吸附特性

利用共沉淀和水热法于生物炭（BC250、BC350、BC450、BC550和BC650）负载CuFeO₂,得到的复合材料对水中四环素（TC）具有较好的去除效果.CuFeO₂与BC450质量比为2 ：1的CuFeO₂改性生物炭（CuFeO₂/BC450=2 ：1）对TC的吸附性能最强.TC于CuFeO₂/BC450=2 ：1的吸附符合颗粒内扩散模型,表明吸附是界面和孔隙扩散控制的过程.在中性pH、298 K下,CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的Langmuir最大吸附量为82.8 mg ·g^-1,远大于BC450的13.7 mg ·g^-1和CuFeO₂的14.8 mg ·g^-1.热力学结果表明,CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的吸附是自发和吸热过程.随pH增加,CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的吸附去除呈先增加后降低的趋势,中性条件时效果最佳.CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的强吸附得益于CuFeO₂负载对材料孔隙结构的改善、比表面积的增大和表面官能团、电荷属性的改变.研究结果为净化抗生素污染提供了一种高效的磁性吸附剂.     

地膜覆盖和生物炭添加对菜地N2O排放的影响

为研究生物炭添加(B0:0 t·hm^-2、 B20:20 t·hm^-2、 B40:40 t·hm^-2)和地膜覆盖（FM:覆膜、 NM:不覆膜）对菜地N₂O排放的影响,以西南大学农场内辣椒-萝卜轮作菜地为研究对象,采用静态暗箱/气相色谱法进行为期1 a的田间原位观测.共设置6个处理,分别为NMB0（CK）和FMB0、 NMB20和FMB20、 NMB40和FMB40.结果表明,FM显著提高辣椒季土壤中铵态氮和硝态氮含量（P<0.05）,而对萝卜季土壤环境因子均无显著影响.与NM相比,辣椒季FM分别对B0、 B20和B40处理下的N₂O排放提高了52.87%、 52.97%和52.49%（P<0.05）,但萝卜季FM对N₂O排放无显著影响.生物炭对辣椒和萝卜季土壤环境因子均无显著影响.萝卜季生物炭添加减少了28.76%～67.88%的N₂O排放（P<0.01）,辣椒季生物炭添加对N₂O排放无显著影响...     

生物炭增强黄绵土对西替利嗪的吸附作用

生物炭可以作为稳定剂控制污染物在土壤中的迁移转化,削减其环境风险.以西替利嗪(cetirizine,CTZ)为目标污染物,黄绵土为供试土壤,采用吸附批实验法,研究添加了不同质量比、不同碳化温度核桃壳生物炭的土壤对CTZ的吸附作用.结果表明,生物炭对CTZ的吸附能力均强于土壤.添加400~700℃制备的生物炭可显著增强黄绵土对CTZ的吸附能力,这主要与添加生物炭后比表面积(SA)和含碳量相比土壤增大有关.土壤-生物炭混合体系(除添加300℃制备的生物炭)对CTZ吸附分配系数的实验值相比理论值偏小.这是由于土壤和生物炭组分之间发生了一定的相互作用,土壤中有机质及其它组分会与生物炭吸附位点相互堵塞或相互竞争.添加400~700℃制备的核桃壳生物炭有利于稳定土壤中的CTZ,但溶液中CTZ浓度相对较低、添加生物炭的量相对较高时,忽略土壤与生物炭组分之间的相互作用,会高估混合体系对CTZ的吸附能力.     

秸秆及生物炭添加对猪粪沼渣施肥水稻重金属积累的影响

秸秆还田在重金属污染稻田中被广泛应用并日益推广,其对土壤中重金属生物有效性和水稻重金属吸收积累产生的影响不容忽视.本研究选用因连续10年以上施用生猪沼渣沼液而导致重金属超标的水稻土,通过盆栽试验研究了不同的秸秆还田方式(直接还田或生物炭还田)与用量(0、1%、2%、4%和8%)对水稻重金属吸收积累的影响.结果表明,长期施用沼渣沼液可导致土壤重金属富集,其中,铜(Cu)、锌(Zn)和镉(Cd)含量高于国家土壤环境质量二级标准;秸秆或生物炭添加提高了水稻根或茎叶中重金属的截留,降低了籽粒中的积累;秸秆还田对于水稻Cu的吸收积累控制效果显著,添加1%、2%、4%和8%的秸秆分别使糙米中的Cu含量降低了35%、51%、64%和71%;生物炭添加对于控制水稻Cd的吸收积累效果显著,1%、2%、4%和8%生物炭添加量分别使水稻Cd的积累降低了21%、33%、36%和35%.对于Zn的吸收积累,两种还田方式均具有显著的控制效果;但在As污染稻田,秸秆直接还田应慎重,因为秸秆添加可显著提高糙米中As的积累.通过对比不同的秸秆还田量对控制糙米中重金属积累的效果,同时考虑该区域重金属的污染状况和还田成本,推荐在该施肥区域实施2%的秸秆直接还田.该研究将为水稻安全生产与农业废弃物循环利用提供理论与实践指导.     

不同温度下小麦秸秆生物炭的制备及表征

以小麦秸秆作为生物质原材料,在200、400、600℃温度条件下,采用限氧控温裂解法制备生物炭。采用热重分析、元素分析、红外光谱分析、比表面积分析和扫描电镜分析表征各物质结构特征,并分析不同制备方法对其元素组成、表面结构、表面性质的影响。结果显示:热重、红外光谱分析结果显示小麦秸秆在热解温度升高到350℃时失重率最大,为33.73%,秸秆的热解过程发生化学键的断裂及脂肪性烷基链的消失;小麦秸秆焚烧物的产率、灰分分别为12%、64.78%,灰分较大;生物炭随着碳化温度的升高,其产率降低,灰分含量增大;随着热解温度升高,生物炭逐渐成为"富炭颗粒",其极性降低,芳香性增大,疏水性增强;电镜扫描分析显示随着炭化温度升高,生物炭孔壁逐渐变薄,内部孔结构逐渐增大,甚至出现大量微孔。     

不同热解及来源生物炭对西北黄土吸附敌草隆的影响

以西北黄土为研究对象,采用批量法研究不同温度下制得的生物炭对西北黄土吸附敌草隆的影响.结果表明,敌草隆在添加不同质生物炭黄土上的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型,且吸附过程主要分为快吸附(0~8 h)和慢吸附(8~12 h)两个阶段,在12 h左右达到平衡;热力学较好地符合Freundlich等温吸附模型;添加生物炭的黄土对敌草隆的吸附量随着温度的升高而增大,且吸附过程中ΔG~θ小于0,ΔH~θ和ΔS~θ大于0;不加生物炭的黄土对敌草隆吸附量则随着温度的升高而降低,且吸附过程中ΔG~θ和ΔH~θ小于0,ΔS~θ大于0;在体系温度范围内,E(吸附平均自由能)为1.29~5.00 k J·mol-1,表明无论是否添加生物炭,黄土对敌草隆的吸附都以物理吸附为主.其影响因素分析结果显示,随着生物炭热解温度的升高,溶液中敌草隆的平衡浓度降低,平衡吸附量增大;添加生物炭的黄土对敌草隆吸附量在0.5~6 mg·L-1浓度范围内快速上升,之后吸附量随初始浓度的升高缓慢增加并逐渐趋于平衡;溶液pH对黄土吸附敌草隆有一定影响,但影响不大.