反应条件对城市污泥热解生物炭理化性质及其吸附能力影响

为了考察不同温度和反应气氛对于污泥生物炭理化性质以及吸附能力的影响,在500、600、700和800℃以及9％含氧氮气烘焙至270℃耦合热解和纯氮气直接热解的条件下对污泥进行热解,将得到的污泥生物炭进行表征、燃烧行为分析以及对Pb2+进行吸附.结果表明:热解温度是影响污泥生物炭理化性质的主要原因,随着热解温度升高,污泥...     

酸洗处理对生物炭性质及其吸附生物油的影响

为了研究酸洗处理对生物炭性质的影响及其对生物油浆体系中生物炭吸附生物油的影响,笔者采用HCl酸洗处理,分别制备了对松木原料酸洗和对热解炭化料酸洗的生物炭,同时在相同的热解条件下制备了仅水洗处理的生物炭作为实验对照。采用傅里叶红外光谱、比表面积及孔径分析、X射线衍射、拉曼光谱等手段对上述3种生物炭进行表征,并利用3种生物炭吸附生物油,利用气相色谱-质谱联用分析被不同生物炭样品吸附的生物油的成分差别。实验结果表明,松木原料酸洗对热解炭的性质影响更大,炭表面的C=O和C—O含量增加,比表面积也更大,而晶体结构和石墨化程度变化不大。3种生物炭均对生物油有较好的吸附性能,对糖类、酚类、酸类、酮类、醛类都有较强的吸附力。由于酸洗预处理松木原料的生物炭具有较高含量的C=O和C—O、较大的比表面积,对生物油有更高的吸附能力,也对生物油中酸类、酮类的吸附选择性更好。生物炭能够通过氢键和静电作用吸附易促进结焦的酸类、酮类,通过π-π相互作用吸附易结焦的酚类,有利于抑制生物油浆的结焦,推动生物油浆的广泛应用。     

柠条生物炭及其在退化土壤修复中的应用

以柠条为原料开展生物炭生产和应用试验,探索柠条资源的新型利用途径。在缺氧和500℃的热解条件下,柠条生物炭的灰分元素含量高达14%,比表面积较大,为265m2/g,全N含量高达2.4%;FT-IR分析得到,柠条生物炭呈无定形的乱层结构,表面含有丰富的羧基、羰基官能团。把该生物炭以500kg/667m2的用量施于退化严重的半干旱地区土壤中,并同施用牛粪、牛粪+柠条生物炭和不施肥开展对比试验得到(按等量碳量施用),施用柠条生物炭1.5a后,退化林地土壤毛管持水量、田间持水量比对照分别提高10.7%和11.5%,土壤有机C、全氮、土壤的速效K含量显著提高,而土壤容重显著下降。施用纯牛粪,对上述测定性状的改良效果要明显好于按等量碳施用的牛粪,但施用牛粪对土壤的有效P的改善效果要显著好于施用单一柠条生物炭。而牛粪+柠条生物炭混合施用有利于土壤有机质、全N、速效K和有效P的保存。     

浅析生物炭对土壤肥力及作物生长的影响

生物炭是在生物质缺氧的情况下,通过高温热解炭化,生成的一种富碳产物.近些年,它在农业生产上的用途是专家们的关注重点.文章通过从生物炭对土壤理化性质的影响和对微生物的影响两方面,总结出施加生物炭后对土壤环境及其肥力的影响.并且探索了生物炭的增产作用及其机理,对生物炭在促进作物生长及增产方面进行了总结和展望.旨在更深入地了解生物炭,为生物炭的农业应用夯实基础,使其更具有多效性、价值性和科学性.     

生物炭在土壤重金属修复中的应用

在过去的几十年中,重金属污染由于其毒性和不可生物降解的特性对环境和人类造成了严重威胁。近年来,人们对重金属的去除进行了广泛的研究,并成功地开发了各种吸附材料。其中,生物炭因其具有多种生物质来源、丰富的微孔通道和表面官能团以及低成本而成为一种很有前景的选择。生物炭主要由农业废弃物、林业废弃物和生物固体制成。然而,原始生物炭的吸附容量低,不可再生,因此限制了其应用。通过添加改性材料与生物质共热解制备的生物炭,在克服原始生物炭的局限性和实现优良的重金属吸附和固定性能方面具有潜在的应用潜力。为此,综述了生物炭在土壤环境中去除各种重金属的研究和应用进展。为了阐明这个问题,重点关注了以下2个方面：(1)原料如何影响生物炭的特性,(2)生物炭对土壤中重金属的影响。并对生物炭在土壤重金属修复方面的应用进行了展望,目的是为了开发环保并且低成本的生物炭材料。     

不同炭化温度下杉木生物炭产率及特性比较

为探讨炼山后杉木各组分残余物性质特征,以杉木不同组分(枝、叶、皮、根)为试验材料,运用室内模拟方法,采用限氧升温炭化法,进行杉木各组分在不同的炭化温度下所得生物炭的特性比较研究。结果表明:随着炭化温度的升高,杉木各组分的生物炭的产率和水分逐渐降低,而灰分含量逐渐增加,其中在300~400℃温度范围内,杉木枝、根、皮、叶的生物炭的产率的降幅最大,分别达到33.22%、33.50%、32.85%、40.68%;杉木各组分生物炭的N、C含量皆随着炭化温度的升高而增加,而以杉木叶的生物炭(LC)N、Mg含量最高,最大分别达到1.71%、33.48 g·kg-1;在同一炭化温度下,杉木枝的生物炭(BC)的C含量明显高于其他组分生物炭,杉木皮的生物炭(WC)的Fe、Ca含量高于杉木其他组分生物炭。     

太阳光对生物炭性能的影响:增强表面活性

生物炭是缓解环境和农业问题的重要生物质材料。室外环境（包括太阳辐射）对生物炭化学结构具有较大影响,从而影响到生物炭户外应用功能。本文通过对生物炭加速光老化,研究光辐射对其物理化学性能的动态影响。研究发现,光辐射400 h后,生物炭物理化学性能发生了明显的变化,生物炭C、N含量呈现下降趋势,而O含量呈现上升趋势;生物炭O/C比值（元素分析）、C₄和O₂含量平均增长了17.04%、13.88%和86.63%。上述结果表明在光老化过程中生物炭经历了一系列的光氧化过程,含氧官能团增加有利于改良生物炭表面活性,从而提高生物炭在土壤改良、污染物降解处理和污水吸附处理等方面的能力。     

生物炭对酸性土壤改良研究进展

在现今酸性土壤改良过程中,生物炭的众多特性使得其拥有良好的前景。文章以近年来的研究成果为事实依据,通过举例说明、对比说明等方法,从生物炭对酸性土壤的PH、养分、结构以及持水能力等方面的改良途径及原理进行阐述及探讨。最后总结生物炭目前存在的争议以及对生物炭未来发展方向,进行了进一步的展望。     

生物炭复合材料处理水体重金属的研究进展

生物炭具有较大的比表面积和发达的孔隙结构,表面含有大量官能团,这些特性使得生物炭在水体污染物的处理方面具有强大的发展前景。近年来,越来越多的学者开始研究生物炭复合材料的制备,利用物理、化学方法对生物炭进行改性,提高吸附材料对水体中的重金属的吸附性能。对生物炭的特性、复合材料的改性方法以及其对重金属的吸附机理等进行综述,并提出了生物炭吸附材料未来的研究方向,应该开展重金属复合污染的研究,以期为生物炭材料的大规模应用提供参考。     

生物炭改良林地土壤研究进展

中国是世界上人工林面积最大的国家,同时也是林地土壤质量退化最为严峻的国家。如何减缓人工林地力衰退和维持人工林长期生产力等问题,已成为当今中国乃至世界林业科学最为关注的话题。近年来生物炭作为一种新型有效的土壤改良剂被世界各国广泛研究和利用,然而目前对生物炭的土壤改良作用研究多限于农地土壤,对林地土壤改良的综述性报道还不多见。文中从生物炭影响土壤物理学、化学及生物学特性等方面综述了生物炭在改良农林地土壤方面的研究进展,提出了生物炭研究存在的问题及今后的研究方向,以期为生物炭在农业及林地的应用提供理论参考,为改进传统的森林经营措施和实现人工林可持续经营提供借鉴。     

水稻生物炭不同添加量对天竺桂苗期生长状况的影响

以1年生天竺桂实生苗为试验材料,在栽培土壤中添加不同比例的水稻生物炭,研究水稻生物炭对天竺桂幼苗生长的影响。结果表明:与对照相比,添加不同比例的水稻生物炭后天竺桂幼苗的地径、苗高和单株生物量显著提高,3.0%水稻生物炭添加比例的增幅最大,分别为13.25%、20.78和35.76%;与对照相比,添加不同比例的水稻生物炭后天竺桂幼苗根系的总根长、根总表面积、根总体积、根尖数和一级侧根数显著提高,水稻生物炭添加比例为3.0%时的增幅也最大,分别为44.24%、139.24%、141.77%、30.42%和38.72%;水稻生物炭添加比例为3.0%时,天竺桂幼苗的质量指数最高,达到0.257。综上所述,在土壤中添加3.0%的水稻生物炭,最有利于天竺桂幼苗的生长。     

桂花树干生物炭对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

通过桂花树干制备生物炭，利用硝酸和高锰酸钾对桂花树干生物炭进行修饰(活化)处理，研究了其对水溶液中染料亚甲基蓝(MB)的吸附能力。研究了温度、pH值、吸附时间和初始浓度对生物炭染料吸附性能的影响。生物炭及改性生物炭准二级动力学拟合的判决系数均为0.999。准二级动力学模型模拟的平衡吸附量更符合实际值。采用扫描电镜(SEM)和紫外分析方法(UV-vis)对生物炭吸附剂改性前后进行了测试，研究表明：改性桂花树干生物炭可以作为合成染料的高效吸附剂。     

生物质炭对土壤重金属修复应用研究进展

近年来,随着经济发展,工、农、矿业排放的废弃物导致土壤污染加剧,其中重金属污染最为严重,不仅不利于经济发展也危害到了人们的健康。生物炭作为一种新型环境功能材料引起广泛关注,该物质在土壤改良、温室气体排放,以及受污染环境修复方面都展现出应用潜力,许多学者对利用生物炭改良环境污染土壤进行了各种研究。文章主要针对生物质炭修复重金属污染土壤的基本原理和对重金属生物毒性的影响,最后,从当前研究中存在的不足以及对今后的研究重点和方向进行了展望。     

生物炭对废水中氮磷的吸附效果研究

指出了我国地下水、地表水富营养化情况严重,而造成水体富营养化的主要原因是氮磷污染,其常用的去除方法是吸附法。而我国化肥利用率低下,在施用过程中也多存在不合理的现象,氮肥磷肥的流失率很高,极容易造成地下水、地表水氮磷污染的环境问题。且我国农业废弃物秸秆的产量较大,并且仍存在露天焚烧的情况,不仅污染大气环境,加剧温室效应,也是资源的浪费。以小麦秸秆、玉米秸秆为原料在一定条件下制备成生物炭为基础,探讨了不同类型生物炭对水体中氮磷的吸附性能,并分析了其实际应用价值。     

杉木人工林土壤施用生物炭对细菌群落结构及多样性的影响

【目的】采集杉木人工林土壤,通过室内土壤培养实验,研究添加不同制备原料和制备温度的生物炭对土壤细菌群落结构及多样性的影响,为改善南方酸性红壤及合理应用生物炭提供科学依据。【方法】原土添加3%的300℃杉叶炭(BL300)、600℃杉叶炭(BL600)、300℃木屑炭(BW300)及600℃木屑炭(BW600),与对照土壤进行对比,进行培养实验80天,运用高通量测序技术对PCR所扩增16SrDNA序列的V3+V4区域进行测定。【结果】OTU韦恩图分析表明,添加BL300的土壤细菌较对照丰度提高,其他生物炭处理丰度减小;通过PCoA分析和Beta多样性分析及UPGMA聚类分析得出,添加杉叶炭后土壤细菌群落结构及多样性与对照土壤的差异显著,其中BL600与对照差异最大,添加木屑炭结果与对照较相似;添加生物炭对不同物种水平上的土壤细菌结构和功能产生一定影响,其中杉叶炭处理影响十分显著,使土壤优势菌丰度变化较大,木屑炭处理对优势菌的影响相对较小。【结论】添加BL300生物炭提高了土壤细菌的丰度,而添加其他生物炭降低了细菌丰度;不同制备原料和温度对生物炭存在影响,由于木屑炭可利用氮素不足,杉叶生物炭对土壤细菌结构和多样性的影响比木屑生物炭更显著,高温炭灰分含量较多,因此对细菌多样性的影响大于低温炭;不同的土壤细菌种群生活习性与功能不同,对生物炭组分利用程度也不同,添加生物炭能够改变土壤中优势种群的相对丰度和土壤细菌群落的整体功能。     

浅析生物炭对土壤碳循环的影响

土壤碳是陆地碳库的重要组成部分,土壤碳循环过程中的细微变化都将影响大气中温室气体的排放。近年来,生物炭在土壤固碳减排方面的作用受到了广泛的关注。生物炭含碳量高、稳定性强、孔隙度高等特性使得其对土壤固碳、有机质矿化及温室气体排放等方面均能造成影响。文章主要针对生物炭对土壤碳循环影响的结果,以及不同种类的生物炭对土壤碳循环影响的差异进行分析,并对当前该领域研究上存在的争议及对未来研究的方向进行了展望。     

生物炭及炭基肥对土壤理化性质的影响

基于探明生物炭及炭基肥对土壤理化性质的影响,采用田间小区进行了试验,设6个处理,3次重复,小区面积27m2,长7.5m ,宽3.6m ,行距0.6m ,小区之间间隔50～60cm ,采用随机区组排列.结果表明 :①增加土壤孔隙度 ,使土壤贮热增多 ,从而增加土壤表层温度 ,进而提高种子的出苗率 ;②改善土壤pH值 ,提高酸性土壤的pH值;③增加土壤养分 ,显著提高土壤有机质含量.     

园林绿化废弃物生物炭覆盖土壤对花木生长影响的研究

生物炭作为新型土壤改良剂正引起国内外的广泛关注,利用园林绿化废弃物制作生物炭在国内尚属起步阶段。采用小区试验方法,以紫娇花(Tulbaghia violacea)和北美海棠(North American Begonia)为供试花卉和树木,研究生物炭土壤覆盖后对花木生长的影响。结果表明,生物炭覆盖土壤对紫娇花和北美海棠生长具有显著的促进作用,并能缓解其不良生长。与对照相比,生物炭覆盖使紫娇花的黄叶、枯叶和不良长势分别下降47.8%、20%和100%,北美海棠的不良长势和枯枝率和根基萌芽分别下降80%、62.5%和50%。     

木质素与纤维素热解炭结构特性对其高温石墨化过程的影响机制

通过对纤维素和木质素热解炭结构差异的研究发现,纤维素热解炭主要由碳微晶构成,木质素热解炭则包含部分原骨架结构;在氩气氛围中将热解炭于超高温下(1 600～2 800℃)进一步处理,并通过X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱和高分辨率透射电镜等表征产物的结构与形貌,测试产物的导电性能,根据热解炭石墨化处理前后结构、形貌和导电性能的变化,研究高温条件下热解炭的结构重构建机制。结果表明：木质素热解炭经2 800℃处理后,产物中形成了大面积连续的高度石墨化区域,且缺陷较少,产物石墨化度可达89.53%,层间距为0.336 3 nm,于20 MPa压强下电导率可达105 S/cm;相同条件下纤维素产物的石墨化度为76.74%,层间距为0.337 4 nm,并包含较多结构缺陷,导致其在20 MPa压强下的电导率低于50 S/cm。分析可知,木质素热解炭中保留的骨架结构有利于其在高温下扩环重构建,进而形成大面积连续石墨化片层;而纤维素热解炭中碳微晶的交联状态在高温下难以转变,限制了石墨化区域的扩大,导致所得产物结构中存在较多缺陷。     

成型炭生产过程中气、固产物特性及利用

研究了生物质成型炭生产过程中热解温度对气、固产物性能的影响,为更好地利用气、固产物,完善生产装置的设计及生产工艺技术路线提供了理论指导.研究表明:分别以木屑、玉米秸秆、稻壳为原料,在本研究系统中,就气体产物而言,炭化炉热解气体热值在200～450 ℃温度范围内均随炭化温度的上升而增加,在450℃左右时气体热值达到最大值,然后有所下降;就固体产物而言,随着最终精炼温度的提高,成型炭产品的挥发分含量递减,而固定碳含量及产品热值递增,但700℃以后其增加幅度变小,其中以木屑为原料制成的成型炭产品热值最高,品质最好.