磁性生物炭对水体中对硝基苯酚的吸附特性

为了制备同时具备磁分离和优良吸附性能的环境友好吸附材料,以棉花秸秆为生物质原料制备生物炭（CSBC）,采用共沉淀法制得磁性棉花秸秆生物炭（MCSBC）.通过元素分析、SEM、XRD、XPS、FTIR和VSM等对MCSBC进行表征,研究了CSBC和MCSBC对水中对硝基苯酚（PNP）的吸附特性.结果表明,溶液pH值对CSBC和MCSBC吸附PNP的影响较大,在酸性条件下的吸附量更大.CSBC和MCSBC对PNP的吸附动力学过程可被准二级动力学模型很好地描述,吸附过程包括液膜扩散和颗粒内扩散两个阶段.Langmuir、Freundlich和Sips模型都可以很好地描述PNP在CSBC和MCSBC上的吸附行为,最大吸附量分别为44.54和48.94mg/g,MCSBC相较于CSBC对PNP的吸附具有更好的效果.热力学研究结果表明,CSBC和MCSBC对PNP的吸附过程为熵增加的自发吸热过程.再生试验结果表明,经6次吸附-解吸循环后,MCSBC对PNP的吸附容量仍能达到初始吸附量的82%.     

生物质碳对土壤中微囊藻毒素生物有效性的影响

通过向土壤中添加水稻秸秆生物质碳（RSB）、玉米秸秆生物质碳（MSB）和鸡粪生物炭（CMB）来减少微囊藻毒素-LR（MC-LR）在生菜中的富集.结果表明,RSB、MSB和CMB在添加量为2%时,生菜叶片中MC-LR含量较空白分别降低了58.0%、49.5%和70.4%,使得每日估计摄入量降低到WHO的每日允许摄入量限值以下.CMB显著降低了土壤中MC-LR的总含量,而其他处理则无显著影响.3种生物质碳均显著降低了有效态MC-LR含量,且生菜根系和叶片中MC-LR的含量与土壤MC-LR有效态含量均呈显著正相关关系.所有添加生物质碳处理均对生菜生长无负面影响.     

改性生物炭活化过硫酸盐对水中苯和氯苯的去除机制

采用传统的液相沉淀法合成铁盐改性花生壳生物炭（Fe-BC）,将其作为活化过硫酸盐（PS）的活化剂用于去除水体中的苯和氯苯.通过扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、Boehm滴定法和BET测量对合成材料的结构和形态进行了表征,研究了pH值和水中阴离子对反应体系的影响以及材料的再利用性能.结果表明,在Fe-BC/PS体系中,反应3h后苯和氯苯的去除率均高达100%.Fe-BC/PS去除苯和氯苯协同机制包括BC的吸附、自由基的氧化等.在中性及酸性溶液中,苯和氯苯的去除率均能够达到100%.水中常见阴离子对反应体系具有不同程度的抑制作用,抑制强度依次为HCO₃^->HPO₄^->Cl^->NO₃^-.Fe-BC材料具有良好的再利用性能,是一种高效、廉价的PS活化剂.     

改性菱角壳生物炭吸附水中土霉素性能与机理

以菱角壳为原料,乙酸钾为活化剂,通过活化碳化一步法制备了改性生物炭（MBC）,对其表面形貌、孔径分布、官能团等表面性能进行了表征,并研究了其对水中盐酸土霉素（OTC）的吸附去除行为.相比于热解生物炭（BC）,MBC有更高的比表面积（1147.80m²/g）、更丰富的孔径结构,更多的含氧官能团和更强的亲水性.溶液pH值在3~8时,MBC对OTC保持较高的吸附量（165mg/g）.拟二级动力学模型和Langmuir模型可以很好地描述MBC对OTC的吸附行为.热力学分析显示MBC对OTC的吸附是一个自发吸热过程.除氢键作用、π-π键堆积作用和阳离子-π键作用以外,孔填充是MBC吸附去除OTC的主要作用机理.0.5mol/L氢氧化钠溶液可有效再生吸附饱和的MBC.因此,MBC作为一种吸附剂去除水和废水中的土霉素具有较好的潜能.     

玉米芯生物炭对污泥蚯蚓粪中微生物种群及ARGs的影响

较多的抗生素抗性基因（ARGs）积蓄于剩余污泥中降低了污泥蚯蚓粪的农用价值.为削减污泥蚯蚓粪中的ARGs,向污泥中分别添加1.25%和5%（质量比）的玉米芯生物炭（简称玉米芯炭）,以无添加为对照组,揭示玉米芯炭对污泥蚯蚓堆肥过程中微生物种群结构及ARGs的影响.结果表明：添加高含量玉米芯炭显著促进污泥有机质的矿化,提升蚯蚓堆肥产物的电导率和pH值（P<0.05）.同时,添加玉米芯炭能增加污泥蚯蚓粪中细菌16S rDNA和真核生物18S rDNA的丰度,且其丰度均与玉米芯炭添加量呈显著正相关性（P<0.05）.与对照组相比,高含量玉米芯炭污泥蚯蚓粪中变形菌门、拟杆菌门、放线菌门与浮霉菌门的相对丰度分别降低了11.8%、7.1%、33.3%和20%,但厚壁菌门的丰度显著增加了40%（P<0.05）.此外,添加玉米芯炭蚯蚓粪中大环内酯类抗性基因（ermF）和四环素类抗性基因（tetX）的绝对丰度较对照组分别显著降低了32%~45%和13%~31%（P<0.05）,但同时整合子基因（intI1）和磺胺类抗性基因（sul2）的丰度分别显著增加了47%~135%和9%~42%（P<0.05）.研究结果显示,添加玉米芯炭能增加污泥蚯蚓粪中微生物数量和种群多样性,加速有机质矿化,但对ARGs的削减具有选择性.     

调理剂对磷镉富集土壤中两种元素交互作用的影响

以磷镉富集的农业土壤（总Cd：0.94mg·kg^-1和全P：0.86g·kg^-1）为研究对象,按照湖北地区中稻生育期及至下茬作物播种期的时长进行室内培养试验,探究生物质炭（BC）、钙镁磷肥（CMP）和粉煤灰（FA）影响下土壤磷与镉的生物有效性、二者形态变化及其耦合作用效应.结果表明：①培养至140d时,添加调理剂处理土壤有效磷含量与未添加调理剂的对照土壤相比均显著增加,有效磷水平可达22.47~37.81mg·kg^-1,在不额外施用磷肥条件下可满足水稻最适生长需求,且添加BC处理的效果最佳.②供试土壤中的磷主要为无机正磷酸盐,且不同形态无机磷含量在调理剂作用下均有所提高,并随着时间土壤中固定态的O-P和Ca₁₀-P逐渐向活性较高的Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P和Fe-P形态转变.③添加调理剂处理土壤有效态Cd含量在对照处理基础上显著降低8.74%~17.48%,这与3种调理剂对土壤pH的提高作用相关联.与此同时,添加调理剂的处理与对照相比,可交换态Cd显著降低,碳酸盐结合态Cd和残渣态Cd均有所提高,这与土壤有机质在BC的促进效应下,其表面富含的活性基团能够与Cd²⁺吸附螯合有关.结果初步证明,3种调理剂均能实现供试磷镉富集土壤中磷活化和镉钝化的双重功能,并以生物质炭和钙镁磷肥效果为佳,其效果可覆盖整个水稻生长时段并可延续至其下茬作物播种期.     

Fe/污泥基生物炭持久活化过硫酸盐降解酸性橙G

利用污泥基生物炭（SDBC）固定铁物质制备了一种污泥基非均相催化剂（Fe-SDBC）,用于活化过硫酸盐（PS）以降解酸性橙G（OG）.Fe-SDBC/PS体系显示出对OG优异的降解性能.评价了影响降解的因素（Fe-SDBC金属负载量、Fe-SDBC投加量、初始pH值和PS浓度）.并通过X射线荧光光谱仪（XRF）、傅立叶变换红外分析仪（FT-IR）和拉曼光谱仪（Raman）对Fe-SDBC进行了表征.自由基清除剂实验表明,SO₄^·-和OH·自由基均在降解过程中生成,且活化PS历程主要发生在非均质催化剂表面.分析Fe-SDBC活化PS的潜在机理,表明不同形式的铁物质是PS分解的主要贡献者,Fe²⁺/Fe³⁺的转化循环提高了Fe-SDBC持久活化PS的效果.Fe-SDBC循环实验表明其对活化PS具有较好的可重用性,连续3次24h降解高浓度污染物仍能发挥作用.综上所述,Fe-SDBC作为一种污泥基非均相催化剂可以持久活化PS,从而实现OG的降解.     

锰铝双氧化物改性生物炭减缓土壤重金属对黑麦草的毒性作用

电子垃圾拆解过程中引起的土壤重金属铜(Cu)和镉(Cd)复合污染现象成为一个严峻的问题,为了解决这一问题,利用废弃的螃蟹壳生物质与锰铝盐进行共沉淀后共热解制备了螃蟹壳生物炭(BC)和片状锰铝双氧化物改性的螃蟹壳生物炭(LDO/BC)材料.污染土壤经过BC和LDO/BC修复后,土壤pH、有效磷、速效钾和酶活性得到了提升,土壤中的DTPA-Cu和DTPA-Cd含量显著降低.微生物群落分析表明BC-1%能促进Gemmatimonadota(芽单胞菌)和Acidobacteriota(酸杆菌)相对丰度的上升,而LDO/BC-1%能促进Proteobacteria(变形菌)相对丰度的上升,且变形菌有利于减少Cd在植物中的积累作用.在修复后的土壤中种植黑麦草培养28 d,结果表明,经过投加量为5%BC和1%LDO/BC分别修复后土壤种植的黑麦草发芽率分别提高29%和60%,生长状况更佳,并且黑麦草植株内Cu和Cd的含量相对于未经生物炭材料处理的空白组显著降低.LDO/BC-1%处理组相对于其他处理组表现出更优异的修复效果,且负载在LDO/BC上的Mn可以有效地降低黑麦草吸收土壤中的重金属Cd.     

铁修饰生物炭的制备及在砷污染土壤修复中的应用

生物炭因具有较大的孔隙度、比表面积以及较强的吸附能力等优点,在环境污染修复、土壤改良和固碳方面应用广泛.由于大多数生物炭表面带有负电荷,而土壤中的无机砷主要以砷酸盐和亚砷酸盐等阴离子形式存在.因此,生物炭对砷的吸附效率通常较低,需要对生物炭进行改性以提升其对砷的吸附效果.零价铁和氧化铁等铁基材料对砷吸附能力强且来源广泛,通过沉淀法、热解法、球磨法和微生物法等方法将铁基材料与生物炭负载形成铁修饰生物炭,可将二者的优良特性相结合,拓展生物炭材料在环境修复中的应用.在对近年来有关铁修饰生物炭的文献进行系统分析的基础上,综述了常见的铁修饰生物炭的制备方法,比较分析了生物炭基底、铁修饰材料以及两者对砷的协同作用机制,并简要阐述了铁修饰生物炭在土壤污染修复中的应用现状,最后对铁修饰生物炭的未来研究方向提出了展望.     

椰纤维生物炭及其硝酸改性对稻田土壤中Pb钝化的影响

通过土壤培养实验,并结合扫描电镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)、同步辐射X射线荧光(μ-XRF)和傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)等光谱学技术,探明椰纤维生物炭(CFB)和硝酸改性椰纤维生物炭(NCFB)对稻田土壤钝化外源铅(Pb)的效果及其内在机制.与CFB相比,NCFB蜂窝状孔内壁更粗糙,且硝酸改性后CFB表面含C—O结构的醇酚醚类官能团量明显降低,含■结构的羧基类的官能团量明显增加.相较于培养150 d后的对照(不添加生物炭)稻田土壤,添加CFB和NCFB的稻田土壤中EDTA提取态Pb含量分别降低了39.7%和105.4%.添加NCFB的土壤中碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb含量显著降低且有机结合态和残渣态Pb含量则显著升高,SRXRF扫描结果可知外源Pb在富含Ca和Cu元素的CFB颗粒微区大量富集,在富含Fe、 Mn和Ti元素的土壤团聚体微区富集相对较少.另外,培养实验中,相较于无外源Pb时A-CFB和A-NCFB,有外源Pb时A-CFB_Pb和A-NCFB_Pb中的羧酸盐特征峰(1 384 cm^-1)...