生物炭基光催化剂的制备及其降解废水中的有机污染物研究进展

基于生物质热解得到生物炭材料具有发达的孔隙结构、高比表面积和电子传递效率高等性质,已经被广泛应用于化工、材料、能源、环境等研究领域。目前,由于水体中各种有机污染物的大范围增加,对人体和环境造成的安全隐患不容忽视。因此,利用绿色高效的光催化剂对有机物污染物废水进行高效处置具有重要意义。该文针对不同合成方法制备的生物炭基光催化剂对废水中各种有机污染物处置的最新研究进展进行了综述。首先对生物炭载体的不同制备方法进行了对比与分析,为后续生物炭最佳制备方式的选择提供了思路。生物炭基载体能够有效避免纳米光催化材料的团聚现象,促进光催化剂在生物炭表面的分散。因此,该文还介绍了溶胶-凝胶法、水解法、超声法和热缩聚等光催化剂的制备方法,阐述了不同制备条件对光催化降解有机污染物活性的影响机制。在此基础上,重点综述了生物炭基复合材料在去除废水中典型有机污染物（甲基橙、吉米沙星、罗丹明B、磺胺甲恶唑等）方面的应用与有效性,并且将光催化剂的反应机理总结为污染物吸附、光激发电子-空穴以及污染物催化降解3个步骤。同时,生物炭基光催化材料能够增加与污染物的接触面积与提高污染物的传质过程,从而显著提高光催化剂的催化活性...     

改性稻壳生物炭对水溶液中甲基橙的吸附效果与机制

本文以废弃稻壳为原料,通过不同改性方法将其制成生物炭吸附剂,并用于水体中甲基橙(MO)的吸附.通过氮吸附、X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜分析(SEM)、热重分析(TG)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术分析了改性剂种类、浸渍比和热解温度对生物炭的物理化学性质及对MO吸附量的影响,发现热解温度为400℃,以ZnCl_2为改性剂,浸渍比为2∶1时制备的生物炭Z2RT400对MO的去除效果最好.以Z2RT400为吸附剂,探究吸附剂添加量、吸附时间、初始污染物浓度、溶液pH等对甲基橙吸附效果的影响,结果表明,饱和吸附时间为420 min,吸附反应的最佳pH为4,当吸附剂用量为10 mg,初始甲基橙浓度为2 000 mg·L~(-1)时,Z2RT400对MO的最大吸附量可达1 967. 72 mg·g~(-1);当吸附剂添加量为80 mg时,去除率最高可达99. 52%.此外,对吸附机制进行分析,发现吸附等温线数据符合Freundlich模型,吸附动力学数据符合拟二级动力学模型,说明吸附以化学吸附为主,物理吸附为辅.因此,废弃稻壳为原料改性制备的生物炭可作为高效的有机染料吸附剂,并应用于水体中污染物的治理.     

污泥调理脱水后残余水分存在形态及空间分布

污泥脱水是污泥资源化利用的前提,采用高铁酸钾(K₂FeO₄)和污泥生物炭(脱水污泥在500℃热解制得污泥生物炭,记为BC500)作为调理剂对污泥进行预处理。污泥经3.00 g/L K₂FeO₄和9.00 g/L BC500调理脱水后,泥饼含水率降低至42.33%,较未经调理脱水后泥饼含水率(78.80%)减少36.47百分点。通过低场核磁共振技术(low field nuclear magnetic resonance, LF-NMR)检测脱水泥饼中残留水分的存在形式,并对水分种类进行划分。在K₂FeO₄氧化作用下,水分子与有机物的结合能被削弱,泥饼中残余结合水(0.23～10.72 ms)占比为99.68%～99.81%,毛细管水(70.00～700.00 ms)占比为0.19%～0.32%,原污泥泥饼中强结合水转化为弱结合水、毛细管水、自由水,弱结合水转化为毛细管水或自由水,毛细管水则转化为自由水,而自由水在机械脱水过程中几乎可以完全脱除。根据成像结果...     

改性西瓜皮生物炭的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附特性

以西瓜皮为原料,使用硫化铵[(NH₄)₂S]对其改性制备生物炭(MBC),用于对Pb(Ⅱ)进行吸附.探究了溶液pH、吸附时间、吸附剂添加量、Pb(Ⅱ)初始质量浓度和离子强度等因素对Pb(Ⅱ)吸附效果的影响.结果表明,饱和吸附时间为5 h,吸附反应的最佳pH为6,当Pb(Ⅱ)初始质量浓度1 000 mg·L^-1,吸附剂添加量为2.0 g·L^-1时,MBC对Pb(Ⅱ)的最大吸附量可达97.63 mg·g^-1,明显高于未改性西瓜皮生物炭(BC)对Pb(Ⅱ)的吸附量.改性西瓜皮生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型,证明吸附以单分子层化学吸附为主.使用氢氧化钠溶液对吸附Pb(Ⅱ)之后的MBC进行解吸来研究MBC的可重复使用性,在第六次循环中吸附量仍达64.74 mg·g^-1.采用傅立叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、氮吸附(BET)、扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)和Zeta电位...