不同作物原料生物质炭对溶液芘的吸附特性

采用小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳低温热裂解生成的生物质炭,通过控制吸附时间、溶液初始质量浓度和投加量,研究了不同作物原料生物质炭对芘的吸附性能,并比较了三者的解吸率。结果表明:3种生物质炭对芘的吸附约经12 h达到平衡,吸附动力学过程符合Lagergren准二级反应动力学模型;等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,且前者拟合程度稍好;玉米秸秆炭、小麦秸秆炭和花生壳炭在25℃下对芘的饱和吸附量分别为1667、714、370μg·g-1;在生物质炭投加量为500 mg·L-1时,3种生物质炭对芘的去除率均在90%以上;将吸附达平衡后的生物质炭进行连续6 d的解吸,发现3种生物质炭对芘的解吸率均在7%以下。因此,作物秸秆,尤其是玉米秸秆,热裂解成生物质炭可望作为去除水体多环芳烃污染的新型吸附材料。     

木屑和稻秆基生物质炭对汞的吸附特性比较

在600℃热解条件下制得木屑和稻秆两种生物质炭,用于比较不同类型的生物质炭对水溶液中重金属Hg(Ⅱ)的吸附特性,通过分析溶液p H值、吸附剂投加量和吸附时间对吸附的影响,探讨了其吸附动力学行为和汞的去除机理。实验结果表明,溶液p H值为5时,两种生物质炭对溶液中Hg(Ⅱ)的去除效果最佳;等温线数据能较好地拟合Langmuir方程,假二阶动力学方程则能较好地描述吸附动力学过程,由粒子内扩散模型分析可知两种生物质炭的吸附过程均受内扩散和膜扩散共同控制。SEM-EDS分析结果表明,生物质炭对Hg(Ⅱ)的吸附机制涉及离子交换作用,同时还可能包括还原作用和生物质炭羟基与羧基与汞的络合作用。     

玉米秸秆生物炭对暗棕壤性质和氮磷吸附特性的影响

玉米秸秆生物炭在增加土壤肥力、促进作物生长特别是在控制氮磷面源污染方面具有重要作用。以玉米秸秆为生物质材料,在450℃碳化温度下制备了玉米秸秆生物炭,并将玉米秸秆生物炭以不同比例与暗棕壤混合,玉米秸秆生物炭所占质量比分别为0,0.5%,1%,2%,培养30 d后进行土壤基本理化性质测定和对氮磷的模拟吸附试验。结果表明:添加玉米秸秆生物炭能够加深暗棕壤颜色,提高暗棕壤有机质、全氮、全磷以及有效氮、速效磷的含量。可用Lagergren准一级动力学方程拟合添加玉米秸秆生物炭暗棕壤对氮磷的吸附动力学过程;可用Langmuir方程拟合添加玉米秸秆生物炭暗棕壤对氮磷的吸附热力学过程。随着玉米秸秆生物炭添加量的增加,暗棕壤对氮磷的吸附速率常数增大,对氮磷的饱和吸附量增加,对氮磷的固定能力增强。     

刺桐生物炭对水中氨氮和磷的吸附

本研究以园林绿化废弃物刺桐为原料,在不同的热解温度下（300、500、700 ℃）制备生物炭,用动力学方程和等温吸附方程分别拟合生物炭对氨氮和磷的吸附性能。等温吸附方程拟合结果表明：生物炭对水中氨氮和磷的吸附量均随着氨氮和磷的初始浓度的增加而增大,且均能较好地拟合Langmuir吸附方程,且BC500吸附效果最好;动力学方程拟合结果表明：不同热解温度下得到的生物炭对氨氮和磷的吸附速率较快的过程分别发生在最初的300 min和60 min内,且均能较好地拟合准二级动力学方程;此外,生物炭对不同初始pH下对氨氮和磷溶液的吸附效果分别为pH7 > pH11 > pH3和pH11 > pH7 > pH3。     

玉米秸秆生物炭对水中戊唑醇和稻瘟酰胺的吸附特性研究

以农业废弃物玉米秸秆为材料,在300、500、700℃下采用限氧碳化法制备生物炭,并测定了生物炭的元素组成,利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了生物炭的形貌结构特征,考察了生物炭对水中戊唑醇和稻瘟酰胺的吸附动力学和热力学特征,并评价了pH对生物炭吸附的影响。结果表明:随着碳化温度的升高,玉米秸秆生物炭C元素含量增大,表面微孔形变程度及粗糙程度增大,芳香族化合物增加,芳香化程度提高,对两种农药的吸附性增强。准二级动力学方程能更好地描述玉米秸秆生物炭对两种农药的吸附动力学过程,颗粒内扩散表明膜扩散和颗粒内扩散共同控制着生物炭对两种农药的吸附过程;Langmuir和Freundlich方程均可以较好地描述玉米秸秆生物炭对两种农药的吸附热力学过程,说明生物炭对两种农药的吸附同时存在物理吸附和化学吸附两种形式,但以化学吸附为主。吸附过程中焓变(ΔH~o)、熵变(ΔS~o)和吉布斯自由能变(ΔG~o)表明玉米秸秆生物炭对两种农药的吸附是自发的吸热过程。溶液pH值会对生物炭吸附两种农药产生较大影响,酸性条件下吸附率高,碱性条件下吸附率低。     

玉米秸秆生物质炭对外源金霉素的吸持与解吸

【目的】针对环境中抗生素污染日益严重的问题,通过室内分析试验研究玉米秸秆生物质炭对外源金霉素的吸持与解吸特性,以期为合理处理含金霉素废水和消减畜禽粪便中四环素类抗生素污染提供理论参考和技术支持。【方法】采用 OECD Guideline106批平衡方法研究了玉米秸秆生物质炭对金霉素的吸持动力学和吸持解吸热力学特征。【结果】玉米秸秆生物质炭对金霉素的吸持动力学过程包括快速反应和慢速平衡两个阶段,适合用伪二级动力学方程进行拟合（平均R2为0.9999）,反应进行12 h时基本达到吸持平衡;不同温度下吸持等温线能用Freundlich方程进行很好地拟合（平均R2为0.9174）,玉米秸秆生物质炭对金霉素有很大的吸持容量（lgKf为3.6575-3.7377)和吸持强度（1/n为0.8647-1.0478）,且均随温度升高而增大,吸持等温线随温度升高由“L”型逐渐趋于线型;生物质炭对金霉素的吸持作用是自发进行的、熵推动的吸热过程,主要吸持机制为物理吸持;金霉素在生物质炭上的解吸率为2.57%-6.99%,且随环境温度的升高显著降低。【结论】玉米秸秆生物质炭能够强烈吸持溶液中的金霉素且解吸率较低,因此玉米秸秆生物质炭对外源金霉素有很好的去除效果。     

载镁香蕉秆基生物炭对氮磷的吸附性能研究

以香蕉秸秆为原料,氯化镁（MgCl₂）为改性剂,通过限氧热解法（温度673 K）制备生物质炭。利用扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射等技术分析了镁改性生物质炭对氮、磷的吸附机理。结果表明,通过镁改性,生物质炭对氮、磷的吸附量得到显著提高,最大吸附量分别达13.80、18.21 mg·g^-1;对氮、磷的等温吸附曲线均符合Langmuir曲线,为单层吸附,吸附机理主要以化学吸附为主;吸附平衡时间约为150 min,氨氮和磷的吸附动力学均符合准二级动力学拟合方程,吸附过程受多步骤控制。该载镁生物质炭可以作为潜在吸附剂去除废水和富营养化水体中过量的氮、磷。     

玉米秸秆炭对红壤镉吸附及养分含量、赋存形态的影响

为明确玉米秸秆炭添加对土壤重金属镉(Cd)的吸附固持及主要养分元素N、P形态转化的影响,以土壤质量0%、2%、4%和8%的比例向红壤中加入玉米秸秆生物质炭材料,混合后培养35 d,通过等温吸附实验探究玉米秸秆炭施加对红壤中Cd~(2+)吸附的影响及其作用机制,并结合逐级化学提取法对红壤养分元素N、P和K的生物可利用性及其赋存形态变化进行研究。结果表明,玉米秸秆炭的施加能增加红壤p H值和有机碳总量,并显著提高红壤上Cd~(2+)的吸附量,Freundlich和Langmuir方程均能够较好拟合该等温吸附过程(R20.90);SEM-EDAX分析表明生物质炭吸附了部分土壤中的Cd~(2+),在p H 4~8范围内,土壤p H值的增大促进了红壤对Cd~(2+)的吸附;土壤悬液Zeta电位结果表明玉米秸秆炭的施加增加了土壤表面的负电荷量,使得红壤通过静电吸附作用结合更多的Cd~(2+)。此外,生物质炭的施加提高了土壤中离子交换态磷(KCl-P)、离子交换态氮(IEF-N)和速效钾含量,土壤中不同形态磷(Ca-P、Fe-P)含量随着生物质炭的增加均呈现上升趋势,而土壤中总可转化态氮(TTN)的含量则变化不明显。以上结果表明,玉米秸秆炭的施用能有效降低重金属污染土壤的环境风险,提高土壤质量。     

pH对生物质炭吸附诺氟沙星和磺胺甲恶唑的影响

为解决水体中抗生素去除及芦苇秸秆资源化利用等问题，以芦苇秸秆制备的生物质炭为吸附材料，考察不同pH条件下诺氟沙星（NOR）和磺胺甲恶唑（SMX）在芦苇秸秆生物质炭上的等温吸附过程及吸附动力学。结果表明，生物质炭的吸附与NOR和SMX在不同溶液pH下的存在形态有关。随pH的增加，生物质炭对NOR的吸附量先增加后减小，最高吸附量为7.80 mg·g^-1；生物质炭对SMX的吸附量在溶液pH 1~3时逐渐减小，在pH 3~5时逐渐增加，pH>5时吸附量逐渐降低。拟二级动力学模型可较好地拟合NOR和SMX在生物质炭上的吸附，生物质炭吸附NOR和SMX受到表面吸附、颗粒内扩散等作用的共同影响。吸附等温线符合Langmuir方程，吸附过程以单分子层吸附为主。溶液不同的pH会影响芦苇秸秆生物质炭对NOR和SMX的吸附效果，这为生物质炭吸附水中抗生素的合理应用提供一定的数据支持。     

山核桃、苔藓和松针基生物质炭对亚甲基蓝及刚果红的吸附性能研究

在600 ℃和无氧条件下热裂解制备山核桃木、苔藓和松针三种生物质炭,用于研究三种生物质炭吸附阴离子型染料刚果红及阳离子型染料亚甲基蓝的pH效应、吸附等温线和吸附动力学效应。结果表明,碱性条件下三种生物质炭对亚甲基蓝表现出较好的吸附绩效,而酸性条件更利于三种生物质炭对刚果红的吸附。染料的初始浓度效应研究表明,生物质炭能有效吸附亚甲基蓝、刚果红,且吸附等温线能较好地符合Freundlich方程。三种生物质炭对刚果红吸附容量均比对亚甲基蓝吸附容量高。三种生物质炭对亚甲基蓝和刚果红的吸附主要发生在1 h内,然后缓慢增加,经6 h左右达到吸附平衡,吸附过程均符合伪二级动力学模型。颗粒内扩散模型拟合结果表明,颗粒内扩散阶段是限制吸附速率的主要阶段。     

餐厨垃圾与园林植物废弃物混合堆肥工艺研究

[目的]研究混合原料中园林植物废弃物不同质量比对餐厨垃圾快速堆肥效果的影响.[方法]以餐厨垃圾与园林植物废弃物为原料,采用静态好氧堆肥技术.[结果]餐厨垃圾质量比为80％,堆肥效果最好,减重减容及有机质降解效果均较好,减容率为27.14％,减重率为35.13％,有机质降解率为11.54％.发酵结束后的第1组、第2组、第3组的C/N比均下降到15～20以下,而第4组略微超出此范围,前3组基本上可判定堆肥混合料已达到腐熟.堆肥过程中4组堆体温度均在第3天出现最大值,而CO2体积分数均在第4天出现最大值,相反的是氧浓度均在第4天出现最小值.[结论]该研究结果可为餐厨垃圾与绿化废弃物资源化利用提供理论依据.     

危险废物焚烧废气中重金属的研究

以某危险废物焚烧废气为例,阐明了在废气颗粒物重金属监测过程中的质量控制。研究结果表明,该焚烧炉废气颗粒物中汞及其化合物(以Hg计),镉及其化合物(以Cd计),砷、镍及其化合物(以As+Ni计),铅及其化合物(以Pb计),铬、锡、锑、铜、锰及其化合物(以Cr+Sn+Sb+Cu+Mn计)的排放浓度均低于国家《危险废物焚烧污染物控制标准》中规定的最高允许排放浓度限值。     

园林废弃物与厨余垃圾混合堆肥工艺综合评价

以园林废弃物和厨余垃圾为堆肥原料,采用正交试验方法,考察了不同混合比例、碳氮比(C/N)、翻堆频率、投菌量等因素下温度、含水率、电导率、pH、C/N和种子发芽指数等不同堆肥参数的变化。结果表明,影响混合堆肥的因素影响程度由重到轻依次是C/N、混合比、翻堆频率、投菌量。经过综合评价,获得最优堆肥控制条件为C/N为33.1∶1.0,混合比为9∶1,投菌量为3 g/kg,翻堆频率为2 d/次。最优控制条件下,经历11 d高温发酵,堆肥产品电导率为0.614 ms/cm,含水率为36.48%,pH为7.45,C/N为17.95,种子发芽指数为115.6%,可实现园林废弃物与厨余垃圾资源化利用。