稻壳炭制备工艺参数对吸附性能的影响

以稻壳为原料,采用水热法制备稻壳炭,将稻壳炭用于吸附印染废水中亚甲基蓝。利用XRD、SEM、TG、FT-IR等手段对稻壳炭进行表征分析,探究炭化温度和炭化时间对稻壳炭理化性质和亚甲基蓝吸附性能的影响。结果表明,炭化温度是影响稻壳炭吸附性能的重要因素,炭化温度为180～220 ℃,稻壳炭对亚甲基蓝去除率高于90%,亚甲基蓝的吸附量大于6.27 mg/g,其中,炭化温度为200 ℃、炭化时间为8 h,稻壳炭结构完整,孔隙结构良好,含氧官能团数量较多,吸附活性点位较多,对亚甲基蓝吸附性能较好,去除率和吸附能力分别为93.04%和6.62 mg/g。随着RH-200-8稻壳炭再生次数的增加,稻壳炭的去除率略有下降,RH-220-8-3（即稻壳炭使用第3次）的亚甲基蓝去除率达82.20%（10 h）。     

棉秆与污泥共热解制备生物炭工艺优化及其结构与吸附性能

随着经济的发展,产量巨大的棉秆与污泥亟需找到新的资源化方式。该研究利用污泥与棉秆共热解制备炭,采用正交试验法全面考察与分析了各因素对污泥-棉秆炭吸附性能以及表面结构的影响。结果表明,污泥质量分数、KOH浓度、微波功率、辐照时间以及装填量均会显著影响污泥-棉秆炭的吸附性能、表面官能团以及孔结构。优化工艺参数为:污泥质量分数30%,微波功率280 W,辐照时间24 min,KOH质量分数50%,装填量150 g,在该工艺条件可制备获得综合吸附性能较优的污泥-棉秆炭,其亚甲基蓝、酸性品红、硫酸铜以及碘的吸附值分别达到157.80、293.39、272.12、1 281.93 mg/g。污泥-棉秆炭的吸附性能可达到或超过国家木质净水用活性炭一级品的标准,但吸附质与炭的结构特性均会影响其吸附性能。酸性官能团总量与孔容分别与酸性品红吸附值及硫酸铜吸附值显著相关,其他结构参数与吸附性能相关性不显著,污泥-棉秆炭对污染物的吸附并不只是单一的物理吸附或化学吸附。该研究结果对于定向设计高效的棉秆-污泥炭基吸附剂具有参考价值。     

竹生物质炭和竹凋落物对毛竹林土壤营养元素和酶活性的影响

以广西壮族自治区桂林市华江乡内广泛分布的毛竹林土壤为研究对象,以竹生物质炭和竹凋落物作为外源碳,设置对照（CK）、低添加量生物质炭（1% BC）、高添加量生物质炭（2% BC）、低添加量凋落物（1% L）、高添加量凋落物（2% L）5个处理,进行为期两个月的室内培养试验,研究不同外源碳添加对毛竹林土壤营养元素和酶活性的影响。结果表明：与对照相比,竹生物质炭和竹凋落物添加均显著提高了土壤pH;竹生物质炭添加显著降低了而竹凋落物添加显著提高了土壤铵态氮（NH₄⁺-N）含量（P<0.05）,且高添加量（2% BC和2% L）的降低或提高作用更明显;不同外源碳添加均显著提高了土壤硝态氮（NO₃^–-N）含量,且凋落物添加的提高作用更明显;不同外源碳添加均显著提高了土壤有效磷（AP）含量,且高添加量的提高作用更明显;竹生物质炭添加对土壤可溶性有机碳（DOC）含量没有显著影响,但降低了土壤可溶性氮（DN）含量,而竹凋落物添加显著提高了土壤DOC和DN含量;不同外源碳添加对土壤微生物生物量碳（MBC）和氮含量（MBN）均没有显著影响,但降低了土壤蔗糖酶和脲酶活性。相关性分析表明,土壤pH、NH₄⁺-N、NO₃^–-N、DOC和DN是影响竹林土壤酶活性的关键性因子。     

小麦秸秆生物质炭的结构特征及其对Cr(VI)的吸附性能研究

以小麦秸秆为原料,在300℃和500℃下制备生物质炭（WS300和WS500）,对其性质进行表征,并研究其对Cr （VI）的吸附特性。结果表明随制备温度升高,生物质炭的C含量升高,缩合度增强,极性和亲水性减弱。WS500有更大的比表面积和孔容。Cr （VI）主要以HCrO₄^-和Cr₂O₇^2-的形态吸附在生物质炭表面。WS500有更为丰富的羟基、羧基、酯基等官能团,可与Cr （VI）发生络合、氧化还原等作用。Cr （VI）的吸附等温线更适合用Langmuir模型拟合,说明吸附主要是单分子层吸附。Cr （VI）在WS500上的吸附容量高于WS300。     

磁流体改性制备磁性肉骨生物炭及其对Cd2+的吸附特性

病死水产品(以非正常死亡鲤鱼为例)制成肉骨生物炭(Carp meat bone Biochar,CBC)应用于Cd2+污染修复,是实现水产养殖废弃物无害化、减量化和资源化处置的新途径.采用磁流体对CBC进行改性制备磁性肉骨生物炭(Magnetic Carp meat bone Biochar,MCBC),并考察磁流体改...     

制备方法对生物质炭外源磷吸附解吸的影响

探讨了制备温度、洗涤处理及颗粒粒径大小对芦苇秸秆生物质炭的外源磷吸附和解吸性能的影响。结果表明:600℃和350℃制备的生物质炭对磷的等温吸附曲线分别与Langmir和Fredulich方程有更高的拟合度,600℃制备的生物质炭对磷最大吸附量(1040.3～2194.6 mg kg-1)显著高于350℃制备的生物质炭(424.4～945.4 mg kg-1),但磷的解吸率(0.41～4.95%)显著低于350℃制备的生物质炭(6.66～13.89%);洗涤处理降低了生物质炭吸附磷的性能,且600℃制备的生物质炭降低幅度更大,但均提高生物质炭磷的平均解吸率;随着颗粒粒径减小,生物质炭吸附磷的性能有增强趋势。研究发现制备温度为600℃、未洗涤处理且颗粒粒径大于60目的生物质炭对磷吸附性能最好。     

生物质炭对有机污染物的吸附及机理研究进展

生物质炭是一种利用废弃生物质材料在缺氧或厌氧环境中热化学转换制备的多孔级富碳固体材料。因其吸附能力强,制备原料来源广泛,生产成本低且环境友好等优点受到学术界越来越多的关注。探究生物质炭对有机污染物的吸附机理和规律,对于评估其环境行为和应用价值至关重要。着重综述了目前研究报道的生物质炭吸附有机污染物的吸附机理,包括分配作用、表面吸附作用和孔隙截留等。一般低温生物质炭对非极性有机物的吸附机制以分配作用为主,这种非竞争性吸附机理可以解释高浓度有机污染物在生物质炭上的吸附过程。表面吸附是一种非线性竞争性吸附作用,是有机污染物在生物质炭表面有效吸附位点上形成静电作用或通过氢键、离子建、π-π相互作用等结合的过程。孔隙截留是另一种生物质炭固定有机污染物的微观机制,有机污染物在孔隙内部的分配和吸附也是生物质炭吸附能力的重要体现。而在实际复杂的污染环境中,各类生物质炭对有机污染物的吸附过程需要多种机制共同解释。此外,本文对吸附机制的影响因素进行了分析和总结,生物质炭自身理化特性决定了其应用价值,生物质炭的性质与有机污染物的极性、芳香性和分子大小等相匹配才能更好地实现吸附固定,不同的吸附环境如吸附介质、p H和共存离子等也会对吸附机制和吸附效果产生影响。最后,文章进一步探讨了生物质炭吸附有机污染相关研究未来应着重解决的问题,以及生物质炭在有机污染土壤修复中的应用前景。     

果壳生物质炭的改性及其对DEP的吸附机理

为探究改性前后生物质炭的理化属性变化及其对邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的吸附机理,以椰子壳和花生壳为原料制备生物质炭,分别进行14％H3 PO4改性和1.0 mol/L NaOH-30％H2 O2联合改性处理.结果表明:改性后生物质炭的芳香化程度和含氧官能团含量增加,除C300N(经NaOH-H2 O2改性的300℃—椰...     

炭化秸秆对水体中氨氮和磷的吸附性能及其与粉煤灰和炉渣的对比

采用恒温振荡吸附试验方法,研究了炭化秸秆对水体中氨氮和磷的吸附,并与粉煤灰和炉渣两种物料的吸附性能进行了对比。结果表明,炭化秸秆对氨氮和磷的吸附容量和吸附率小于粉煤灰、但大于炉渣,且3种物料对氨氮和磷的吸附容量,都随着吸附剂投加量的增加而减小;炭化秸秆和粉煤灰的吸附率随着吸附剂投加量的增加而增大,炉渣则减小;炭化秸秆和炉渣对氨氮和磷的吸附率随着pH值的增大而呈现不规则的增大趋势。3种物料对氨氮和磷的吸附容量受pH的影响很小,粉煤灰对氨氮的吸附容量在pH为6时最高,但在pH为4时炭化秸秆对氨氮的吸附容量最低。     

柠条生物炭对土壤中敌草隆的吸附性能

以柠条为原料,分别在200、300、400℃和600℃进行炭化处理制备柠条生物炭,分析柠条粉末和生物炭的组分,用扫描电镜观察柠条生物炭的形貌,比表面积分析仪绘制柠条生物炭的吸附等温线,研究柠条生物炭的孔容、孔径以及比表面积等结构参数。使用土柱实验装置将柠条生物炭与土壤混合,通过淋溶试验检测柠条生物炭对土壤中的除草剂敌草隆的吸附效能。结果表明,柠条炭化的吸附等温线属于典型的Ⅰ型吸附线,随着炭化温度的升高,柠条生物炭的炭得率不断降低,在600℃进行炭化处理可以得到44.71%的柠条生物炭,其比表面积可达到187.56 m2·g~(-1),平均孔径4.83 nm,微孔体积占总孔体积的52%。土壤中添加1%的柠条生物炭就可以对土壤中的敌草隆产生显著吸附效果,添加3%的柠条生物炭可以获得最佳的经济效益。     

碳化温度对畜禽粪便水热炭燃烧特性的影响

大量、集中的畜禽粪便,若不加以合理处理利用极易引发严重的环境污染问题。该文选择了集约化程度较高的生猪、奶牛、肉牛、肉鸡和蛋鸡5种畜禽的粪便作为样本,研究了水热碳化温度对畜禽粪便水热处理的影响,通过元素分析、工业分析和热重试验,分析了水热炭的燃烧特性,并比较了不同畜禽粪便水热炭之间的差异。研究发现,水热碳化能够提高水热炭的碳元素、固定碳含量,提高高位热值,降低氢碳比、氧碳比和挥发分固定碳比的值,得到的水热炭类似于褐煤。热重试验发现,水热碳化能够减小不同畜禽粪便样品之间的性质差异。水热碳化温度为180和210℃时,除肉鸡粪便水热炭外,其他畜禽粪便水热炭的综合燃烧特性指数均得到提高,5种畜禽粪便中,奶牛和肉牛粪便水热炭具有更好的燃烧特性。     

竹炭表面结构及其对糠醛的吸附特性

为了去除生物油中的糠醛,该研究利用竹子为前躯体热解制得竹炭,选取糠醛为生物油模型化合物,在深入分析测试竹炭表面特性的基础上,研究竹炭对糠醛的静态吸附特性,并利用Langmuir和Freundlich等温吸附方程对试验数据进行拟合。结果表明以微孔为主的竹炭表面含有多种含氧官能团,如羟基、羧基等,同时还含有芳香族、脂肪族结构,这些表面官能团主要呈碱性;竹炭对糠醛具有较好的吸附脱除效果,25℃下,在糠醛浓度为10g/L,竹炭添加量为200g/L时,脱除率可达95%以上;其对糠醛的吸附主要依靠色散力作用;Freundlich等温吸附方程能更好地描述竹炭对糠醛的吸附特性。该研究有助于探索廉价的生物油除杂以适应糖发酵的新方法。     

农林废弃物田间曝氧水-火联动制炭设备及技术研究

生物炭具备固碳减排、提升地力、修复污染土壤等功效,但其推广应用面临着成本过高的难题。为降低其生产(设备与场地的运维费用)和使用成本(原料与炭品的运输费用),该文研发田间制炭技术,将生物质就地转化为生物炭。通过水-火联动技术,可在田间曝氧环境下制备得到生物炭。研究表明,原材料特性决定着成炭的操作工艺;其中,竹柳采用单向引燃、槽面喷水控温、通孔喷雾成炭的方式进行,棉秆采用单向引燃与控温、喷水横切炭体、喷雾成炭的方式进行,芦苇采用多位点引燃、槽面和通孔同时控温、逐层分区喷雾成炭的方式进行。采用该技术制备的生物炭表现出了较好的均质性,成炭率在30%左右;同时保存了较多的营养元素,如碳质量分数介于43.49%～60.30%、氮质量分数介于0.52%～0.86%;具有丰富的表面官能团,如羧基含量介于0.98～1.09mol/kg、酚羟基含量介于0.53～0.59mol/kg;具有较大的比表面积,介于16.0～262.2 m2/g。竹柳、棉秆和芦苇在成炭过程中产生的烟气经尾气处理系统处理后(PM 2.5(56、66、68μg/m3)、PM 10(100、114、128μg/m3))均达到排放标准。该文提供的田间制炭技术操作简单、成本低且效率高。实践表明,农民在自家田里可制炭达1 t/(d·人),成本仅需162.5元/t。该文研究结果可为生物炭的推广应用提供参考。     

笋壳/淀粉复合发泡材料的制备与特性

为了降低笋壳的环境污染,以笋壳、玉米淀粉为原料,烘焙发泡制备笋壳/淀粉复合发泡材料。应用响应面方法优化发泡工艺条件,采用傅里叶红外光谱仪、扫描电镜等对发泡材料进行结构表征与性能分析。结果显示,NaOH溶液质量分数、偶氮二异丁腈和Na2B4O7·10H2O的用量对发泡体密度的交互影响明显;当笋壳粉5g,淀粉2.5g,发泡温度66℃,发泡时间10h时,最佳工艺条件为:NaOH溶液质量分数9.8%,偶氮二异丁腈1.4g和Na2B4O7·10H2O0.26g,在此条件下,发泡材料泡孔壁较薄,泡孔细密,大小较均匀,大多呈现圆形或近似于圆形;笋壳纤维与淀粉间除了氢键作用外,还通过Na2B4O7·10H2O发生了配位交联反应。研究结果对于改善淀粉发泡材料的性能有参考价值,同时也为竹产业资源综合利用开拓了新的途径。     

有机胺改性生物质焦改善SO2的吸附性能

为改善生物质焦的吸附性能,以玉米芯为原料,在N2和CO2气氛下以"一步法"制备活性焦,再经有机胺甲醇溶液浸渍,获得改性生物质焦。在120℃下研究改性焦的SO2吸附特性,获得吸附穿透曲线和吸附量,并对脱硫前后固体焦颗粒的理化结构及元素组成进行分析,探讨浸渍剂浓度对改性生物质焦理化特性及其SO2吸附性能的影响。结果表明,随着有机胺浓度的增加,焦炭表面氮含量和表面官能团数量明显增加,但孔隙结构恶化,而SO2吸附出现先降后增的趋势,CC850-10%的饱和吸附量达156.22 mg/g,相较于前驱体的57.78 mg/g,吸附性能显著提升。有机胺浸渍改性通过增强化学吸附作用,可有效改善生物质焦的吸附性能。研究结果对于生物质焦应用于烟气净化技术具有参考价值。     

酸碱预处理对西瓜皮微波水热炭化产物特性的影响

为了探究预处理下西瓜皮微波水热(microwavehydrothermal,MHT)温度对炭化产物资源化的影响,该研究对其干燥处理、酸处理和碱处理后进行不同MHT温度试验,分析炭化产物的特性及其可能的应用。结果表明,在MHT温度为130～190℃之间,碱处理在MHT温度为170℃所得水热炭的产率最高达86.01%,明显高于干燥处理和酸处理对应产率(P0.05)。然而,其热值小于17 MJ/kg,不具有作为燃料的潜力。干燥处理和酸处理不仅能获得符合标煤的水热炭,而且能够得到高附加值的5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,HMF)和糠醛(furfural,FF)。对比干燥处理产物情况,酸处理能够在MHT温度为130℃时得到3.3%的HMF产率以及在150℃下得到相同产率的FF。经济性分析表明在MHT温度为130℃下酸处理1 t新鲜西瓜皮可得炭化产物的价值约为6 607元,且工艺能耗仅为66元/t。该研究结果可为预处理下西瓜皮资源化转化以及MHT工艺的实际应用提供参考。     

竹子蒸汽爆破法预处理及酶解获取可发酵单糖

竹子的生物量很高,可作为生物能源生产的重要原料.预处理是纤维素乙醇生产中的关键技术,该文以孝顺竹和大木竹为原料,采用蒸汽爆破法对竹子进行预处理,并进行酶解试验,用高效液相色谱法测定预处理滤液和酶解液中的可发酵单糖含量.结果表明,采用0.5％稀硫酸预浸泡能使总糖得率提高49％;汽爆强度对预处理效果有显著影响,汽爆强度指数为3.35时,预处理后固形物的酶解转化率最高;汽爆强度指数为3.65时总糖得率最高,每千克干基竹粉可得单糖289.5 9.汽爆法预处理存在聚糖分解后进入滤液、单糖分解等现象,通过质量平衡才能准确预测其单糖产率.汽爆预处理后竹子的酶解率不及玉米秸秆等生物质原料,可能与其木质化程度高、微观组织结构更为致密等因素有关.     

香蕉纤维素-壳聚糖/聚丙烯酰胺双网络水凝胶的制备及吸附性能

纤维素、壳聚糖等天然多糖形成的水凝胶力学性能较弱,在应用中受到限制。该文利用香蕉纤维素-壳聚糖为第一层刚性网络,以聚丙烯酰胺为第二层柔性网络,通过"一锅法"制备了香蕉纤维素-壳聚糖/聚丙烯酰胺(cellulosechitosan/polyacrylamide, Ce-Cs/PAAM)双网络水凝胶,并采用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffractometer,XRD)等对双网络水凝胶结构进行了表征,并分析其力学性能、溶胀性能和吸附性能。结果表明,Ce-Cs/PAAM水凝胶是一种三维多孔、双网络状结构,具有优良的机械强度和韧性,在90%的压缩应变下,其最大压缩应力可以达到60 MPa;水中的溶胀度为9.56 mg/mg,在pH值为12的溶液中溶胀度为15.34 mg/mg;Ce-Cs/PAAM双网络水凝胶吸附Cu^2+试验结果表明,在Cu2+的初始浓度为350 mg/L、pH值为5.5、吸附时间为90 min时,最大吸附量为312.4 mg/g。该文制备的CeCs/PAAM双网络水凝胶方法简单、力学性能、吸附性能优良,在重金属离子吸附领域具有一定的应用前景。     

木质纤维素生物质厌氧发酵沼渣热化学转化利用研究进展

厌氧发酵技术可以将木质纤维素生物质转化为沼气,并伴随副产物沼渣产生。随着大型沼气工程的发展,大量沼渣排放已成为厌氧发酵技术推广应用的主要限制因素之一,亟须对沼渣进行快速有效处理。其中,沼渣的热化学转化利用符合大型沼气工程发展趋势,是当前的研究热点之一。首先分析木质纤维素沼渣的原料特性与热化学转化潜力;再对沼渣成型燃料、热解以及水热炭化等领域的研究现状进行分析,着重对沼渣衍生产物特性、热化学转化过程中存在的问题以及与厌氧发酵结合的潜在优势等方面进行讨论;最后,对沼渣热化学转化的发展趋势进行了展望。木质纤维素生物质厌氧发酵与沼渣热化学转化结合的应用模式研究对大型沼气工程推广应用具有一定的科学意义。     

小球藻粉水热催化液化制备生物油

为探索新型生物质燃油的开发,该文以小球藻粉为原料,采用水热催化液化方法制备生物油。研究了液化温度,液化时间,催化剂等因素对液化率的影响,在此基础上采用正交试验,以液化率为指标,探讨了生物油优化的制备工艺;利用傅里叶红外光谱(FTIR)和气相色谱-质谱联用(GC/MS)技术分析了小球藻粉生物油的基团结构与组成。结果表明,小球藻粉优化的液化反应条件为:采用质量分数5%的Ce/HZSM-5为催化剂,在300°C水热条件下催化液化20min,小球藻粉和溶剂料液比为1:10g/mL,液化率达39.87%。在此条件下制备的小球藻粉生物油的主要成分为醇类,酯类以及部分碳氢化合物,热值达26.09MJ/kg。和传统木质纤维素类生物质相比,小球藻粉制备的生物油成分更接近传统化石燃油且热值更高,显示了良好的应用前景,为微藻生物质液体燃料的制备提供参考。