不同热解温度对茭白秸秆生物炭性质的影响初探

为评价茭白秸秆生物炭作为生物炭基肥的潜力,以及为茭白秸秆生物炭在农业土壤中的应用提供理论基础,现以茭白秸秆为原料,探索了不同热解温度对茭白秸秆生物炭性质的影响。结果表明,随着热解温度从300℃升至700℃,茭白秸秆生物炭的生产效率从39.8%降至24.1%;茭白秸秆生物炭的炭化程度和极性增加,其在土壤中的残留时间为308.5～1 204.2年;茭白秸秆生物炭的总碳和总养分(N+P₂O₅+K₂O)含量(wt)分别为61.6%～71.4%和9.7%～10.9%,pH为9.4～10.3,总砷、总铅、总铬的含量分别为9.0～12.7、0～1.5、7.9～74.8 mg/kg,总汞和总镉未检出。参照NY/T 3618-2020的行业标准,热解温度300～500℃条件下的茭白秸秆生物炭性质满足其行业标准要求。     

不同热解温度生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附研究

以稻壳(RH)和棉花秸秆(CS)为原料,在300、400、500、600、700℃下制备了生物炭,研究不同添加量、不同初始pH、吸附时间对生物炭吸附水溶液中Pb~(2+)的影响。结果表明:生物炭添加量越大对Pb~(2+)的去除效果越好;热解温度越高,达到同样去除效果所需生物炭的量越少;吸附效果与溶液的pH呈正相关,pH在4~7的范围内,高温生物炭去除Pb~(2+)的效果更好。生物炭对Pb~(2+)的吸附更符合拟二级动力学模型(R~2≥0.992),热解温度越高,吸附速率越快,同时中温(500℃)和高温(600、700℃)生物炭对Pb~(2+)的平衡吸附量不低于49.0 mg·g~(-1)。制备稻壳和棉花秸秆生物炭较合适的温度是500℃。     

热解温度对玉米秸秆生物炭稳定性的影响

为了探究热解温度对生物炭稳定性的影响,选用玉米秸秆作为生物质原料,分别在300、500、700℃条件下热解制备生物炭。利用元素分析仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TGA)表征生物炭的结构和性质,采用H_2O_2和K_2Cr_2O_7氧化法测定生物炭的抗氧化能力。结果表明,生物炭的C含量随热解温度的升高而增加,H和O含量以及H/C和O/C之比则随热解温度的升高而降低,说明了生物炭的芳香化程度增加,稳定性增强。FTIR结果表明,随着热解温度的升高,生物炭中的—OH、C—O—C和—CH等不稳定性集团减少甚至消失。TGA分析表明,随着热解温度的增加,生物炭质量损失由42.9%降低至14.67%,其700℃制备生物炭热稳定性最强。H_2O_2和K_2Cr_2O_7抗氧化结果表明,500℃条件下制备的生物炭的碳损失量最低,分别为7.19%和6.02%,其抗氧化能力最强。     

热解温度对烟秆生物炭性状及其吸附Cd2+特性的影响

【目的】我国烟草生产中产生的大量烟秆是一个亟待解决的问题，通过热解炭化技术处理制备成生物炭，并表征其理化特性，探求其吸附重金属Cd²⁺特性，从而为烟秆资源化利用需求途径提供数据支撑。【方法】以烟秆作为制备生物炭的原料，分别以300、400、500、600、700℃5个温度热解，通过多种表征技术手段、室内批量吸附试验和吸附动力学试验，研究热解温度、结构特性对Cd²⁺吸附的影响。【结果】不同温度热解烟秆生物炭的性状及对Cd²⁺吸附特征存在明显差异，热解温度从300℃提高到700℃时，pH从9.05增加到11.54;H、O、N含量及H/C、O/C及(O+N)/C的原子比例随热解温度的提高而降低，显现出高温热解的生物炭芳香结构更加复杂而稳定；低温烟秆生物炭的比表面积较大，但高温下表面孔隙结构更为发达。准二级动力学方程和颗粒内扩散方程能很好拟合不同温度烟秆生物炭对Cd²⁺的吸附过程，表明吸附是异质性化学吸附；高温热解烟秆对Cd²⁺吸附能力强，其表面丰富的孔隙结构可增强对Cd^2+...     

生物炭对Cu2＋的吸附特性及其影响因素

[目的]研究生物炭对溶液中Cu2＋的吸附特性及其影响因素。[方法]采用玉米秸在不同温度（200、350、700℃）下制备的生物炭（BC200、BC350、BC700）吸附Cu2＋,探讨在不同初始浓度、吸附时间、pH、Zn2＋强度条件下对Cu2＋的吸附特性。[结果]随着热解温度的升高,生物炭的pH和灰分含量增加。BC350具有最大的CEC和有机碳含量。3种生物炭对Cu2＋的吸附能力大小为：BC350〉BC700〉BC200;拟合得到的BC200、BC350、BC700的最大吸附量分别为17．1、30．6、27．2mg／g。可以用准一级动力学模型较好地描述吸附动力学结果,BC200、BC350、BC700拟合得到的平衡吸附量与实测值接近。生物炭的铜吸附量随着溶液初始pH的增加而增大;较高的陪伴Zn2＋浓度可以显著降低生物炭对Cu2＋的吸附。[结论]该研究可为生物炭在环境科学中合理应用提供科学依据。     

畜禽粪便与秸秆混合热解制备生物炭研究

以牛粪和猪粪为原料,玉米芯秸秆为辅料,采用管式反应器制备生物炭,研究热解温度(200、300、400、500℃)和秸秆添加量(20%、40%、60%、80%)对畜禽粪便生物炭产率和理化特性的影响。结果显示,随着热解温度的升高,混合料生物炭产率降低,挥发分含量逐渐降低,而灰分含量、pH、全磷和全钾含量均呈递增趋势,全氮含量呈先增后减趋势;添加秸秆有利于改善畜禽粪便生物炭的pH,调节养分含量;秸秆添加量为20%时,牛粪秸秆混合生物炭的孔隙特性在400℃表现最好,猪粪秸秆混合生物炭的孔隙特性较差。牛粪秸秆混合生物炭相比猪粪秸秆混合生物炭有更好的炭产率、pH和孔隙特性,其较好的孔隙特性有利于其作为吸附剂等使用,猪粪秸秆混合生物炭具有更好的养分特性,可作为磷肥生产辅料或土壤改良剂使用。     

不同生物质来源和热解温度条件下制备的生物炭对菲的吸附行为

以三种来源(猪粪便、玉米秸秆和松树木屑)的生物质为原料,分别在250℃和400℃温度条件下制备生物炭,对其理化性质进行表征,并研究菲在所选生物炭上的吸附行为及可能存在的吸附机制。结果显示,生物炭的理化性质随着生物质来源和热解温度条件的不同而有明显的变化;与250℃下制备的生物炭相比,400℃下制备的生物炭极性官能团数量更少,芳香度更高,疏水性更强,比表面积更大,孔结构发育更加完全,灰分含量更高;同一温度下,植物来源的生物炭比动物来源的生物炭的比表面积大,而动物来源的生物炭的灰分含量明显高于植物来源的生物炭。所有生物炭对菲的吸附行为都可以用Freundilich模型进行很好的拟合,且吸附等温线均显示出非线性;在猪粪便和玉米秸秆制备的生物炭中,400℃比250℃条件下制备的生物炭对菲有更强的吸附能力,表明吸附能力与热解温度有关;且同一热解温度下,动物来源的生物炭样品的吸附能力高于植物来源的生物炭样品,可能是由于其含有更多的灰分。Freundlich非线性指数n值与比表面积和芳香度之间均存在负相关关系,说明菲在生物炭上的吸附不仅有疏水效应,可能还存在着孔填充效应和π-π电子供体受体(EDA)反应等吸附机制的贡献。     

椰衣和椰壳生物质炭的制备及其对溶液中Pb~(2+)的吸附

以椰衣和椰壳作为原材料,在300、500和700℃条件下热解制备生物质炭,表征其物理化学性质;同时,研究所制备的生物质炭对溶液中Pb~(2+)的吸附特征与机制.结果表明:随着热解温度升高,所制备的生物质炭的含氧官能团减少,灰分、pH值、阳离子交换量、比表面积和碱性官能团的含量随之升高.热解温度升高可促进生物质炭对Pb~(2+)的吸附;Langmuir模型可较好地描述所制备的生物质炭对Pb~(2+)的等温吸附;在供试的6种生物质炭中,吸附量最高的是在700℃条件下制备的椰衣生物质炭,且优于大多数已报道的用其他材料制备的生物质炭.拟合发现,所制备的生物质炭的阳离子交换量和灰分含量是影响其吸附Pb~(2+)的重要因子,在初始Pb~(2+)质量浓度为200mg/L条件下,椰衣生物质炭对Pb~(2+)的稳定吸附量为9.83~13.91mg/g,椰壳生物质炭为9.68~25.16mg/g.这表明椰壳生物质炭吸附态Pb~(2+)比椰衣生物质炭吸附态Pb~(2+)更稳定.     

不同温度制备香根草生物炭对Cd2+的吸附特性与机制

为探讨香根草生物炭对水溶液中Cd2+的吸附特性及机制,通过元素分析、BET-N2、Zeta电位、SEM-EDS、FTIR等分析手段对不同热解温度(300、500℃和700℃)下制备的香根草生物炭特性进行表征,并研究三种生物炭(BC300、BC500和BC700)在不同初始Cd2+浓度和吸附时间下的吸附行为。结果表明,随着温度升高,生物炭产率下降,灰分、pH和Zeta负电荷量上升;比表面积和孔体积增大,其中BC700的比表面积为227.04 m2·g~(-1),比原材料增大67.8倍。三种生物炭的吸附过程均符合Langmuir和Freundlich模型,而Freundlich拟合度相对较高(R2均大于0.98),最大吸附量顺序依次为BC700(92.65 mg·g~(-1))BC500(80.17 mg·g~(-1))BC300(76.29 mg·g~(-1))。当初始Cd2+浓度为20 mg·L~(-1)时,吸附平衡时间顺序为BC700(80 min)BC500(180 min)BC300(240 min),均符合准二级动力学模型(R2均大于0.98),以化学吸附为主。对比吸附前后的FTIR谱图,主要有-OH、C=O、C=C、C-O等官能团参与生物炭的吸附过程。结合SEM-EDS的结果分析,生物炭主要是通过表面静电吸附和络合作用去除溶液中Cd2+。三种生物炭中,BC700吸附性能最佳,原因可能是其具有较大的比表面积、较多的负电荷量和较多的官能团。     

不同热解温度牛骨生物炭特征及对Cd2+的吸附

本文研究了不同热解温度条件下牛骨生物炭理化性质及对 Cd²⁺的吸附特性,采用限氧控温慢速热裂解的方式,在 300、350、400、500、700 ℃和900 ℃条件下制备牛骨生物炭。分别采用热重分析仪、傅里叶变换红外光谱以及扫描电镜能谱仪等设备对牛骨生物炭进行表征,并通过批量吸附实验分析其对Cd²⁺的吸附特性。结果表明：牛骨生物炭pH值、灰分含量随热解温度提高而增加,芳构度逐渐增强,孔径与比表面积增大,而挥发分、有机碳含量与全氮含量减少;准二级动力学模型可以准确拟合5种牛骨生物炭对Cd²⁺的吸附动力学过程（R²>0.999）,在接近吸附平衡时,吸附速率由颗粒内扩散主导;牛骨生物炭对Cd²⁺等温吸附过程更符合Langmuir模型,700 ℃条件下制备的牛骨生物炭对Cd²⁺的吸附效果最好,最大平衡吸附量为44.32 mg·g^-1;随着热解温度增加,牛骨生物炭对Cd²⁺吸附机制中官能团络合作用减弱,表面吸附、阳离子交换以及π电子配位作用增大。在实际规模化制备牛骨生物炭过程中应充分考虑能耗成本以及尾气收集问题。     

向日葵秸杆对铜离子的吸附特征研究

[目的]以寻求廉价而高效的生物吸附材料为目的,研究向日葵秸杆对铜离子的吸附性能。[方法]以向日葵秸杆为主要原料,对含Cu2＋的模拟废水进行了吸附试验。[结果]吸附作用受pH值影响明显,在pH值为6.00时,吸附量最大;向日葵秸杆吸附量随温度的升高而增大,Freundlich方程更适合描述Cu2＋在向日葵秸杆上的吸附行为;对吸附热力学参数ΔG、ΔS、ΔH的计算表明,吸附反应具有自发性、吸热特性。[结论]向日葵秸杆是一种优良的处理铜离子废水的生物材料。     

Cu~(2+)、Hg~(2+)及其混合胁迫对阿根廷蜈蚣草生理的影响

为寻求水环境中重金属监测的指示植物应用于生产,通过离子溶液浸泡试验,研究Cu~(2+)、Hg~(2+)及其混合胁迫对高等水生沉水植物阿根廷蜈蚣草可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和MDA(丙二醛)含量、CAT(过氧化氢酶)活性等生理生化指标的影响。结果表明:1)可溶性蛋白质和可溶性糖含量随胁迫强度的增加而持续下降,当Cu~(2+)、Cu~(2+)+Hg~(2+)混合处理浓度≤1 mg/L时,可溶性蛋白质含量上升;2)MDA含量与受胁迫强度呈正相关关系;3)在胁迫处理24h内,CAT活性逐渐升高,而后随时间延长活性下降,直至出现抑制现象;4)同浓度处理对阿根廷蜈蚣草生理胁迫强度为Cu~(2+)Hg~(2+)Cu~(2+)+Hg~(2+)。     

两种生物炭对污染土壤铜有效性的影响

采用盆栽试验,探究了添加不同比例（0, 1%, 2%, 4%）玉米秸秆炭和商陆根生物炭对铜污染红壤中小油菜生长与铜有效性的影响。结果表明,与对照相比,添加两种生物炭均能够增加铜污染红壤上小油菜的生物量。在低铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了21.2倍和67.9倍;高铜污染水平下,4%玉米炭和商陆炭处理小油菜生物量分别增加了8.6倍和109.6倍。商陆炭的添加能够显著提高土壤pH值,在低铜污染水平下,商陆炭处理土壤pH值升高了0.4～1.66个单位,较玉米炭处理土壤pH值多升高了0.25～1.35个单位;在高铜污染下,商陆炭处理土壤pH值升高了0.33～1.52个单位,较玉米炭土壤pH值多升高了0.3～1.25个单位。向污染土壤中添加两种生物炭均能够显著降低土壤有效态铜的含量。其中,在低铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了21.9%和45.2%;在高铜污染土壤中,4%玉米炭和商陆炭处理土壤有效态铜含量分别降低了41.9%和53.8%。两种生物炭均能够显著降低小油菜铜累积量,向低铜污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭,小油菜地上部铜含量下降了21.2%、67.8%。高污染土壤中添加4%的玉米炭和商陆炭小油菜地上部铜含量下降了19.9%、66.8%。两种生物炭均可以改良红壤的酸度,降低土壤铜有效性,并提高小油菜的生物量,降低小油菜铜累积量,但是商陆炭的效果更为明显。     

Effects of Cu2+ and Cd2+ Stress on Growth and POD Activity of Tomato Seedling

The growth situation and peroxidase (POD) of seedlings of two tomato cuhivars were investigated under the stress of different concentrations of Cu2+ and Cd2+. The toxicity differences of Cu2+ and Cd2+ to tomato seedlings and the corresponding differences between two tomato cultivars were observed through the stress trial with the above two heavy metal ions. The results showed that low concentration of Cu2+ and Cd2+ could promote the growth and could enhance the POD activity of tomato seedlings, while high concentration Cu2+ and Cd2" could inhibit seedling growth and POD activity of tomato seed-lings. Cd2+ functioned more obviously than that of Cu2+, two tomato cultivars also presented difference in response to heavy metal stress.     

Cu2+、Cd2+胁迫对番茄幼苗生长及过氧化物酶活性的影响

笔者以番茄2个种（402,205）为材料,研究不同浓度Cu^2＋、Cd^2＋对番茄幼苗生长及过氧化物酶活性的影响,以期为Cu^2＋、Cd^2＋对番茄的伤害机制提供理论依据。     

Cu2+、Zn2+、Pb2+对雨生红球藻生长的影响

以MAV为基本培养基,研究了重金属离子Cu2+、Zn2+、Pb2+对雨生红球藻生长的影响,同时用正交实验研究了各金属的交互作用.结果发现与其它藻相比,雨生红球藻对三种重金属离子尤其是Pb2+的忍耐力较大,促进其生长的适宜Cu2+、Zn2+、Pb2+浓度相对较高,分别为10-3～10-5mg·L-1,10-1～10-3mg·L-1,5～10mg·L-1.正交实验结果表明,三种金属的共同作用可降低对藻的毒性,表现在其最优水平组合(A3B2C4)较单因子实验结果有所提高,分别为Cu2+10-4mg·L-1,Zn2+10-1mg·L-1,Pb2+20mg·L-1.     

秸秆热解气化技术在提高秸秆利用率方面的优势分析

农作物秸秆是重要的可再生资源,秸秆未被充分利用,既浪费资源又对环境造成严重污染.对秸秆利用的方式进行了初步分析,认为秸秆的能源化利用是目前秸秆利用中应用范围最广、适应能力最强的一种途径.以目前秸秆利用过程中存在的主要问题作为影响因素,经过对能源化利用技术的详细分析,认为秸秆热解气化技术在提高秸秆利用率方面具有明显的比较优势,适于在具有条件的城郊或农村地区进行大规模推广.     

Cu~(2+)和Ni~(2+)对硝化颗粒污泥的毒性作用

测定了Cu2+和Ni2+对硝化颗粒污泥的单一毒性,采用析因实验研究了Cu2+和Ni2+混合体系对硝化颗粒污泥的联合毒性.结果表明,Cu2+和Ni2+的2 h半抑制浓度EC50分别为95.23 mg.L-1和26.45 mg.L-1.由析因实验所得的响应曲面模型具有较好的优度(R2为0.975),能够较好地对混合体系的联合毒性进行预测.Cu2+和Ni2混合体系的毒性表现为拮抗作用.     

盐酸改性凹凸棒土对铜离子的吸附性能

采用不同浓度盐酸对凹凸棒土进行改性,研究其对Cu2+的吸附性能,同时研究了水样中Cu2+的初始浓度、水样pH、吸附振荡时间及投加量对其吸附性能的影响.结果表明,6 mol/L盐酸处理的凹凸棒土对Cu2+吸附能力最佳;Cu2+的初始浓度越高吸附率越低;在Cu2+初始浓度20 mg/L、水样pH 8、改性凹凸棒土加入量为50 g/L、振荡时间50 min时Cu2+的吸附率为93.85％;盐酸改性凹凸棒土对Cu2+的吸附行为符合Langmuir吸附等温方程,饱和吸附量约为20.0 mg/g.