生物质炭对水溶液中Pb2+的吸附性能研究

针对山西省土壤Pb2 +污染问题，为了选择一种环保及可循环利用的生物质材料。以农业废弃物小麦秸秆和花生壳制备而成的生物质炭为材料，通过平衡吸附法确定影响吸附的最佳条件。结果表明，当Pb2+初始浓度为200 mg/L时，生物质炭添加量为8 g/L，pH值3~7，25℃条件下震荡360 min，为最适吸附条件，吸附效果最好，吸附量达24.85 mg/g，去除率达99.38%。该种生物质炭对Pb2 +的吸附符合二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，R2分别达0.9994和0.9985。本研究表明，用小麦秸秆和花生壳制备而成的生物质炭在一定条件范围内对Pb2+具有良好的去除作用。     

混凝-活性炭吸附工艺去除水中甲氰菊酯农药

通过对含甲氰菊酯农药的模拟水样进行混凝活性炭吸附处理,分别考察了混凝剂种类、投加量、pH等因素对混凝效果的影响以及木质粉末活性炭投加量、吸附时间、pH等因素对吸附效果的影响。结果表明,对水样作常规混凝处理时,氯化铁的处理效果优于其他混凝剂,当氯化铁的投加量为20 mg/L,pH为8时,甲氰菊酯去除率可达59.4 %。对水样做活性炭吸附处理时,适宜pH范围为6~9,木质粉末活性炭最佳投加量为40 mg/L,最佳吸附时间为70 min,在最优吸附条件下,甲氰菊酯去除率可达81.6 %。在最优混凝吸附条件下,氯化铁混凝协同木质粉末活性炭吸附去除甲氰菊酯的去除率均大于90%,对水中甲氰菊酯去除效果较好。     

生物质炭对垃圾渗滤液中氨氮去除效果的研究

为了寻找经济、有效的氨氮吸附材料,为物化处理技术在垃圾渗滤液上的运用提供一些实际参考的选择,以生物质炭（木炭）作为吸附材料进行吸附试验,研究木炭投加量、渗滤液初始pH值、吸附时间、氨氮浓度4个因数变化的条件下,木炭对垃圾渗滤液中氨氮的去除率及其吸附动力学特征。结果表明：随着木炭用量的增加,木炭对氨氮的吸附量逐渐增大,木炭投加量为80~160 g/L时,渗滤液中氨氮的去除率达34.27%~39.41%。在最佳pH 10和最佳吸附时间240 min条件下,木炭对渗滤液中氨氮的去除率分别为24.21%、16.91%。木炭对垃圾渗滤液的氨氮有一定的去除效果,其吸附动力学特征符合伪二级动力学方程和颗粒内扩散方程。     

固废生物炭净化处理猪场废水研究初探

为了探索固废生物炭对集约化猪场废水的净化处理效应,选取玉米秸秆(CS)、松球(PC)、开心果皮(PS)、棕榈皮(PR)等4种不同农林固体废弃物生物质材料制取生物炭,处理编号分别为CS500、PC500、PS500、PR500、PR700,对其理化特性及对猪场废水的吸附净化效果进行了初步研究。结果表明,不同来源的生物炭材料组分存在一定差异,同时生物炭各组分含量还受裂解温度的影响,其中玉米秸秆生物炭CS500的C、K、Cu、Zn含量最高,棕榈皮PR500的N、P、Fe含量最高,而棕榈皮PR700的Ca、Mg含量和pH最高;5种材料对猪场废水都有一定的净化效果,其中化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)的吸附效果明显,最大吸附量分别为81.62、43.67、10.46mg/g,总磷(TP)效果不显著。综合考虑,CS500的吸附效果最优,对COD、NH3-N、TN、TP的吸附量分别为81.62、20.75、10.46、1.19mg/g。本研究对农林固废生物炭的吸附净水效应做了初步探讨,为进一步开发利用生物炭材料在污水处理工程中的应用提供科学参考。     

辣木籽壳生物炭对溶液中Cu2+的吸附性能研究

为探究辣木籽壳生物炭对Cu²⁺的吸附性能,以辣木籽壳为原料,1000℃热解、KOH改性制备生物炭,采用平衡吸附法研究改性前后生物炭对Cu²⁺的吸附机理。结果表明：当pH 7.0时,加入同样量的辣木籽壳生物炭,改性后辣木籽壳生物炭对Cu²⁺的吸附效果优于改性前。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。造成这种吸附差异的原因与生物炭的比表面积、孔隙结构和芳香结构以及SiO₂含量有关。综上所述,所制备的辣木籽壳生物质活性炭在一定范围内对Cu²⁺有良好的去除作用。     

硫酸铝对富营养化水体中磷的去除效应及影响因素

为了解决中国水体富营养化问题,本研究将硫酸铝作为一种有效吸附水体中总磷的吸附剂,通过试验室模拟试验,采用平衡吸附法,考察了硫酸铝投加量、pH值、震荡时间、温度、扰动等不同环境因素条件下对吸附效果的影响。结果表明：在硫酸铝投加量为0.2 mg/L、pH值为7、震荡时间为120 min的条件下,吸附效果最好,去除率可达80%以上。通过对各因素与硫酸铝对磷的吸附效果分析得知,加入适量的硫酸铝,可以降低水体中总磷的含量,吸附效果对温度、震荡时间、pH值变化敏感,这也为中国解决水体富营养化问题提供了基础依据。     

生物炭腐植酸对盆栽油菜铬污染土壤化学性状及铬含量的影响

为揭示生物炭、腐植酸对Cr污染土壤的修复作用,以太原市流涧村污灌区表层土壤为研究对象,用3种施加量(0.3%,0.6%,0.9%)、不同生物炭(玉米秸秆炭MBC、稻壳炭RBC、小麦秸秆炭WBC)处理铬污染土壤,以不施生物炭腐植酸为对照,通过油菜盆栽试验研究不同处理对污灌区土壤的影响,分别测定了土壤的基本化学性质、土壤酶活性、土壤中铬总量。结果表明,不同处理显著提高重金属铬污染土壤养分含量以及蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性;土壤有机质、全氮、全钾、速效钾、土壤蔗糖酶活性均呈现MSB(玉米秸秆炭)WSB(小麦秸秆炭)RSB(稻壳炭)的趋势;随着WSB、RSB、MSB施加量的增加,土壤养分含量、蔗糖酶、脲酶含量均显著提高,其中,有机质、速效钾、蔗糖酶随着施加量增加变化显著,全氮、碱解氮、全磷、全钾可能由于施加梯度小,处理间差异不显著;不同处理下土壤有效磷含量、磷酸酶、过氧化氢酶活性均呈现RSBMSBWSB的趋势;随着施加量增加,土壤有效磷含量及磷酸酶活性先增加后降低,仅在RSB 0.3%处理下土壤过氧化氢酶活性显著提高,相同施加量下,随着施加量增加到0.9%,过氧化氢酶活性较0.3%显著降低;不同处理下土壤中铬的固定作用明显,但各生物炭以及各施加量之间铬含量无显著差异,生物炭施加量较低施加量梯度差异小,没有达到吸附固定的最低界限。因此,在接下来的试验将对施用试验效果最好的玉米秸秆炭,增加生物炭的施加量进行进一步研究。研究结果可为用生物炭和腐植酸对铬污染土壤的修复提供理论依据。     

玉米秸秆和花生壳生物炭改性研究

采用硝酸、氢氧化钠、微波和超声波等方法对经热裂解法制得的玉米秸秆和花生壳生物炭进行改性研究,以电导率和对亚甲基蓝色素吸附情况为考查指标,探讨不同改性方法的改性效果,确定较好的改性方法和条件。结果表明,玉米秸秆和花生壳生物炭改性提高了对亚甲基蓝吸附,最佳改性方法和条件是硝酸质量分数为12%。     

不同生物质炭对玉米种子萌发及幼苗根系形态特征的影响

为探讨生物质炭对玉米种子萌发及幼苗生长的影响,以美玉(加甜糯)8号为试验材料,在光照培养条件下利用对照、500°C制取的竹叶生物质炭、烟秆生物质炭和小麦秸秆生物质炭进行萌发培养试验,分别对玉米种子发芽势、发芽率、发芽指数,以及幼苗根系形态等指标进行测定。结果表明：生物质炭对玉米种子萌发无显著影响,而不同生物质炭对玉米幼苗根系发育具有显著抑制作用；竹叶、烟秆和小麦秸秆生物质炭对玉米根长抑制率分别为14.4%、59.7%和37.3%。本试验可初步得出结论：在生物质炭条件下,玉米种子萌发的敏感性比幼苗根系伸长小；而根系抑制率可作为生物质炭对植物毒性评估的一种良好的测试方法。     

牡蛎壳粉对磷吸附性能的试验研究

采用废弃牡蛎壳粉对水中的磷离子进行吸附,研究牡蛎壳粉添加量、温度、 pH值、磷溶液初始质量浓度以及吸附时间,对牡蛎壳粉吸附水中磷离子的影响。结果表明,随着牡蛎壳添加量的增加,对磷的吸附量增加而吸附效率却在减小,其最佳添加量为0.5 g;牡蛎壳粉对磷的单位吸附量随着温度的升高而升高;牡蛎壳在酸性条件下对磷的吸附量好于碱性条件下,当pH值为5时达到最佳;牡蛎壳对磷的吸附量随着磷溶液初始质量浓度的增加而增加;牡蛎壳粉对磷的吸附量随着吸附时间的增加而增加,4 h后达到平衡状态;牡蛎壳对磷的动力学吸附过程最遵循Morris扩散模型,相关系数达到0.9901。     

改性钢渣的制备及其吸附除磷性能

研究了改性钢渣吸附除磷影响因素、等温吸附线特征和吸附动力学,并对生物处理后的出水进行吸附除磷研究。结果表明：在初始磷浓度10 mg/L,投加量10 g/L、pH为7时,改性钢渣吸附后总磷浓度为0.687 mg/L,去除率达93%;改性钢渣对磷的吸附符合Langmuir模型,理论饱和吸附量是1.977 mg/g,吸附动力学符合准二级动力学模型（R²>0.99）;实际生活污水的吸附除磷中,投加量为50 g/L,反应2 h后出水总磷浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标的排放要求。     

花生壳生物炭对铵态氮的吸附性能研究

为揭示生物炭对铵态氮的吸附性能,以花生壳为原料,低氧热解(300℃)制备生物炭,采用批量平衡吸附法,研究花生壳生物炭对铵态氮(NH4+-N)的吸附机制及影响因素。研究结果表明：生物炭吸附NH4+-N的量随溶液NH4+-N初始浓度增加而增加,当初始浓度接近100 mg/L 时,吸附趋于饱和,最大吸附量达5.79 mg/g。Langmuir 能较好地拟合花生壳生物炭对NH4+-N等温吸附数据,表明吸附是以单层吸附为主导。生物炭对NH4+-N的吸附约30 min 达到平衡,伪二级动力学方程能较好地描述其吸附动态;随生物炭添加量的增加,其对NH4+-N的吸附量下降,而吸附率逐渐增加,100 mg/L吸附体系中,生物炭适宜添加量为0.6 g/50 mL,最大吸附率达40%。生物炭吸附NH4+-N的量随溶液pH升高而增加,当体系pH 9.0 时,吸附量高达8.8 mg/g。可见,溶液NH4+-N初始浓度、生物炭添加量及pH是影响生物炭吸附性能的重要因素。     

钙盐沉淀法处理农村含氟饮用水试验

采用钙盐沉淀法,研究氯化钙投加量,pH值和静置时间三个因素对除氟效果的影响,确定最优的除氟条件;试验在不同氯化钙投加量(分别为100％、150％、200％、250％)下,分析静置时间和反应pH值对除氟的影响;通过试验,确定出三因素的最佳组合为氯化钙的投加量为250%,pH 8.5,静置时间最少50min。在该条件下,可将水中的氟离子浓度由20mg/L降低到7 mg/L左右;应用此方法可以有效减轻地方性氟中毒。     

含碳物料对晋北苏打盐化土理化性质的影响

为探明含碳物料对土壤改良及作物生长的影响,以晋北苏打盐化土为研究对象,通过田间试验研究了等碳量风化煤、生物炭、牛粪和秸秆对土壤理化性质及春玉米生长的影响。结果表明,含碳物料降低了土壤容重、提高了土壤孔隙度。土壤容重表现为风化煤牛粪秸秆生物炭CK,0～10 cm、10～20 cm土层风化煤处理比对照降低4. 73%,7. 05%,牛粪处理降低5. 75%,3. 91%;含碳物料明显提高了土壤有机质含量,0～20 cm土层有机质含量均以风化煤、牛粪处理较高,0～10 cm、10～20 cm较对照分别显著提高54. 78%,36. 62%和37. 40%,32. 95%;含碳物料明显降低了0～20 cm土层土壤p H值和全盐量,风化煤、牛粪处理降低效果优于生物炭和秸秆处理,施用风化煤、牛粪后0～10 cm、10～20 cm土壤p H值较对照显著降低0,59,0. 55和0. 53,0. 53,全盐量降低13. 49%,14. 27%和8. 10%,7. 35%。含碳物料有降低土壤水溶性钠离子、碳酸根离子及碳酸氢根离子含量的作用,均以牛粪、风化煤处理的降低效果较好;施用含碳物料提高了土壤养分含量,牛粪、风化煤对土壤全氮、有效磷含量影响较大,秸秆对速效钾含量影响较大;含碳物料促进了春玉米的生长发育和产量的增加,其中株高、干物质量和产量表现为风化煤、牛粪秸秆、生物炭 CK;施用风化煤、牛粪后2016,2017年产量较CK分别显著增加31. 81%,37. 72%和28. 58%,22. 99%。研究表明,含碳物料对苏打盐化土的改良利用有积极的影响,风化煤、牛粪改良效果优于秸秆和生物炭。     

混凝法去除水中TiO2纳米颗粒

为了探讨混凝法去除水中纳米颗粒的可行性及最佳条件，研究了无机混凝剂（PAC、PFS、PAFC）和有机絮凝剂（CPAM、APAM、NPAM）对TiO₂纳米颗粒的去除效果，并考察了投加量、pH、沉淀时间、水力条件及有机无机复配对TiO₂纳米颗粒去除效率的影响。单独投加PAC、PFS和PAFC时，三者对应的最高去除率分别为92.51%、84.43%、95.66%。单独投加CPAM、APAM、NPAM时三者对应的去除率仅为61.72%、29.06%、55.37%。复配最佳混凝条件为：投加40 mg/LPAC和3 mg/LCPAM，pH值为9，G值143.5/s，沉淀时间15 min，此时，TiO₂纳米颗粒去除率为99.6%。     

水稻秸秆生物炭对江汉平原麦区小麦养分吸收和产量的影响

旨在探明水稻秸秆生物炭施用量和施用时期对江汉平原稻茬麦养分吸收、土壤养分含量以及产量的影响。选择江汉平原典型潮土稻麦轮作区,以基施化肥但不施生物炭处理为对照,设置小麦播种前基施、返青拔节期追施以及两个时期同施不同剂量的生物炭等处理,采用比色法和火焰光度计法测定了不同处理小麦籽粒、植株茎叶和土壤的氮、磷、钾含量,并比较了籽粒产量的变化。结果表明,施用生物炭促进了小麦籽粒和植株茎叶对氮、磷、钾元素的吸收,增加了地上部分氮、磷、钾养分吸收总积累量,且以基施及追施13500 kg/hm²生物炭处理最高,较对照处理籽粒总氮、磷、钾分别提高了20.3%、17.8%和12.4%,茎叶总氮、磷、钾分别提高了11.9%、34.5%和13.9%,氮、磷、钾总积累量显著增加18.2%、24.0%、13.7%(P<0.05);施用生物炭后土壤pH升高、有机质和速效磷含量增加,小麦株高增高,结实率和千粒重增大。施用水稻秸秆生物炭对于改善土壤和提高小麦产量具有一定促进作用。     

不同温度生物质炭复混肥对小白菜和樱桃萝卜产量及硝酸盐的影响

研发新型肥料,提高肥料利用效率,是现代农业长期面临的任务。将不同温度制备的玉米秸秆生物质炭与NPK化肥混合制造成生物质炭复混肥,并通过田间试验,比较生物质炭复混肥对小白菜和樱桃萝卜产量及硝酸盐含量的影响。结果表明：比起常规化学复混肥料,施用生物质炭复混肥,土壤有效磷、速效钾含量分别提高了14%~61%和3%~29%;小白菜生物量提高了21%~93%,N、K含量分别提高了3%~64%和39%~41%;樱桃萝卜生物量提高了20%~45%,但NPK含量没有显著差异(P>0.05);施用500℃下制备的生物质炭复混肥显著提高2种蔬菜硝酸盐含量,但远低于食用质量标准,并不影响蔬菜品质。总体看来,施用高温生物质炭复混肥,对于提高小白菜和樱桃萝卜产量的效果更为显著。     

污泥生物质炭的碳、氮矿化特性及其对大棚番茄产量品质的影响

为了探讨污泥生物质炭碳、氮矿化规律和肥料效应,采用室内培养和大田设施番茄生产试验,研究了污泥生物质炭的碳、氮矿化特性及其污泥生物质炭对作物产量、品质与肥料利用率的影响。结果表明,在有机碳（或氮）施用量相同条件下,污泥生物质炭的CO2-C矿化量显著低于牛粪生物堆肥(P<0.05),培养21周的污泥生物质炭的碳矿化率仅为牛粪生物堆肥的13.7%。污泥生物质炭处理的土壤氮素平均矿化量显著高于牛粪生物堆肥处理,培养21周污泥生物质炭和牛粪生物堆肥氮素平均矿化率分别为6.9%、1.0%。在较高肥力水平的设施土壤上施用污泥生物质炭或污泥生物质炭,与化肥配施对番茄果实和生物总产量的肥效与等养分量的牛粪生物堆肥和化肥相当,不会降低番茄的营养品质和风味品质,对番茄硝酸盐和亚硝酸盐含量的安全品质影响风险较小。施用污泥生物质炭各处理的氮、磷、钾肥利用率均低于单施牛粪生物堆肥处理,但在不影响作物产量和品质的条件下,对提高设施土壤肥力十分有利。     

含碳物料改良苏打盐化土的效果研究

为探讨含碳物料对饲草玉米生长发育的影响及对苏打盐化土的改良效果,明确研究区域不同含碳物料适宜推荐用量及较优改良物料,本文采用田间试验方法,以晋北典型的苏打盐化土为对象,研究了风化煤、生物炭、牛粪和秸秆四种含碳物料不同用量对饲草玉米出苗率、鲜草产量及土壤pH值、电导率(Ec)的影响,模拟分析了不同物料适宜推荐用量。试验结果表明：含碳物料有效提高了饲草玉米出苗率,施用风化煤、牛粪处理整体出苗情况优于生物炭、秸秆。施用含碳物料后鲜草产量表现出牛粪 > 风化煤 >生物炭>秸秆的变化趋势。与对照相比,施用各物料处理显著增产,牛粪150%opt处理产量76.83 t/hm2最高,风化煤opt处理产量70.30 t/hm2次之,较ck处理增产31.12 t/hm2、23.49 t/hm2。利用效应函数对物料各处理产量进行模拟分析,确定研究区域风化煤、生物碳、牛粪和秸秆适宜施用量为30.0~37.5t/hm2,24.0~27.0 t/hm2,52.5~63 t/hm2和54.0～60.0 t/hm2。施用含碳物料能降低土壤pH值,以风化煤降低效果最好,比对照下降0.09~0.66。不同含碳物料对土壤电导率的影响存在差异,牛粪调控根层盐分效果较好,施用后土壤电导率较对照明显降低。含碳物料还促进土壤有机质含量的增加,以风化煤效果最好。研究得出,含碳物料能促进苏打盐化土的改良和利用,风化煤、牛粪改良效果优于生物炭和秸秆,施用推荐用量能有效改善土壤环境,促进作物增产。     

秸秆还田与生物炭配施对麦-玉轮作体系产量和氮素利用率的影响

通过探究秸秆还田与生物炭配施对麦-玉轮作体系产量和氮素利用率的影响,为黄褐土粮食生产科学施肥提供指导。本研究选取不施肥(CK)、单施生物炭(B)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)、化肥配施生物炭(NPKB)和化肥配施生物炭和秸秆处理(NPKBS),分析不同处理对作物产量、养分含量和氮肥利用率的影响。结果表明：秸秆与生物炭配施化肥均可显著提高作物穗粒数、产量、土壤全氮、碱解氮、植株籽粒氮积累量;秸秆与生物炭配施化肥均可以显著提高氮素利用率,且小麦利用率高于玉米,真实利用率较当季利用率提高了17.72%~37.43%,其中化肥配施生物炭和秸秆效果最好。综上,化肥配施生物炭和秸秆可以显著提高作物产量,提高氮素真实利用率。