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。     

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。     

微波热解醋糟制备生物炭及其吸附性能研究

选取香醋生产过程中产生的大量副产物醋糟为原料,通过微波热解的方法来制备生物炭,结合表征手段和吸附试验,来研究不同反应条件(热解反应温度、微波功率)对所制备醋糟生物炭的理化性质及其吸附性能的影响。醋糟微波热解结果显示,在热解反应温度450℃、微波功率900 W的条件下,醋糟生物炭的产率最高,达到60.37%。表征结果表明,醋糟生物炭中含有醚类、酚类和醇类物质,其质量损失主要发生在热解温度300～400℃的范围内。醋糟生物炭对铅离子的吸附试验结果表明,在热解反应温度350～550℃的范围内,随着温度的升高,醋糟生物炭的吸附效果逐渐降低,且吸附效果降低的速率近似不变,其最高平衡吸附量在350℃时达到137.45 mg/g;在热解功率500～900 W的范围内,随着热解功率的升高,醋糟生物炭的吸附效果先降低再升高,其最高平衡吸附量在900 W时达到141.975 mg/g。     

生物炭老化及其对重金属吸附固定的影响研究进展

生物炭是生物质在限氧条件下通过高温热解得到的富碳固体,其丰富的含氧官能团、较大的比表面积、高度的芳香性结构等特性,使得生物炭对重金属具有很好的固定作用,因此,生物炭在重金属污染土壤的修复方面具有良好的前景。目前关于生物炭的研究大多集中在新制备的生物炭对重金属污染土壤的短期修复,但生物炭进入土壤后,随着时间的推移,会受到各种地球自然力的作用,逐渐发生老化,老化过程会对生物炭的物理化学性质和吸附性能产生不可忽视的影响。本文系统性地综述了国内外生物炭老化方法以及老化处理对生物炭理化性质、重金属吸附性能和生物有效性的影响等方面的研究进展,阐明当前生物炭老化研究现状,并对未来生物炭老化研究的发展方向提出建议,以期为重金属污染土壤的长期修复提供理论支撑。     

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。     

稻壳炭的制备及其对尿素态氮的吸附特性

为探索热解稻壳生物炭对尿素态氮的吸附特性,采用自制的无轴螺旋连续热解装置制备了热解温度分别为350、450、550℃和650℃的稻壳生物炭(RHB),研究了热解温度对RHB各项理化特性的影响规律,及其对水溶液中尿素态氮的吸附能力,并用吸附动力学模型和吸附等温线模型对尿素态氮的吸附过程进行拟合,结合吸附前后RHB的微观形貌特征,探讨了RHB对尿素态氮的吸附机制。结果表明,RHB的BET比表面积及孔容均随着热解温度的升高而逐渐增大,而平均孔径则逐渐减小;与热解温度为550℃和650℃制得的RHB相比,350、450℃制得的RHB保留了更多数量的酸性含氧有机官能团。650℃制得的RHB对尿素态氮的吸附能力更强(350℃和650℃RHB的平衡吸附量分别为30.59 mg·g~(-1)和33.16 mg·g~(-1)),等温吸附模型拟合及吸附动力学拟合结果表明,RHB对尿素态氮的吸附过程可用Langmuir-Freundlich模型和Elovich模型描述,其对尿素态氮的吸附同时受到物理吸附和化学吸附的作用。RHB对尿素态氮的吸附过程为尿素分子首先通过自由扩散运动穿透液膜表面抵达RHB颗粒表面,并与RHB表面的官能团吸附位点发生化学吸附反应,然后尿素分子从RHB颗粒外表面进入到内部的复杂多孔结构中并被"封锁"于孔隙内部,之后逐渐趋于动态平衡。不同热解温度制得的RHB的吸附机制表现为低热解温度RHB通过表面含氧官能团与尿素分子形成氢键发生化学吸附,而高热解温度制得的RHB通过形成更多的复杂孔隙结构与尿素分子发生物理吸附。     

生物炭、磁性炭的制备与应用研究进展

生物炭是植物和动物的生物质通过热解/炭化合成的稳定的碳产物,作为一种历史悠久的废物衍生土壤改良剂,其因具有改善土壤肥力及环境的能力而受到广泛关注,能够去除或固定土壤、水和空气中的污染物,减缓气候变化.为了提高生产性能和去除效率,很多学者研究了不同的热解和改性方法.该文主要综述了生物炭、磁性生物炭的制备与应用研究进展,总结了常用的制备方法,为后续生物炭复合材料的研究和应用提供参考.     

玉米秸秆生物炭对Cd2+的吸附特性及影响因素

以玉米秸秆生物炭为实验材料,研究了生物炭吸附重金属Cd2+的性能,分析了吸附温度、吸附时间、初始pH值以及生物炭粒径对吸附的影响,并对吸附前后生物炭样品进行傅里叶变换红外光谱分析(FITR)、X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)表征以分析吸附机理。结果表明:玉米秸秆生物炭对Cd2+的吸附可用Langmuir等温方程较好地拟合,在不同温度下其饱和吸附量分别为18.49 mg·g-1(288.15 K)、23.51 mg·g-1(298.15 K)、23.59 mg·g-1(308.15 K)和24.43 mg·g-1(318.15 K),吸附动力学过程可以由准二级动力学方程很好地拟合,约40 min即达平衡,pH值为5时吸附量最大,生物炭粒径对吸附无明显影响。结构表征表明,生物炭对Cd2+的吸附机理主要为表面羟基(-C-OH)和羰基(-C=O)与Cd2+发生络合化学反应作用。     

锰氧化物改性生物炭对水中四环素的强化吸附

以MnCl2为改性剂,制备锰氧化物改性生物炭(MBC),用于强化生物炭对水中四环素的吸附。采用比表面积法(BET)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FTIR)等手段表征其微观结构,并通过单因素试验研究改性前后生物炭对四环素的吸附行为和影响因素。结果表明,Langmuir模型计算的MBC最大吸附量为736 mg·g^-1,较原始生物炭提高了15倍。吸附符合准二级动力学模型,受物理化学过程控制,是一个自发的吸热过程。溶液pH、二价阳离子对吸附影响较大,而一价阳离子和共存腐植酸对吸附影响微弱。MBC吸附水中四环素主要是通过氢键作用、静电作用及锰与四环素之间的配位作用,吸附效果较BC显著提高,且环境适应能力更强,对去除水环境中的抗生素具有较好的应用前景。     

不同温度热解残余生物质半焦对磷的吸附

[目的]研究生物质热解制备生物油的残余半焦对水中磷的吸附性能。[方法]研究了不同温度（550、650和750℃）热解半焦吸附磷的动力学和等温线,分别采用准一级、准二级和颗粒内扩散3种模型及Langmuir、Freundlich等温吸附方程对实验数据进行拟合。[结果]结果表明准二级动力学模型能较好描述磷在半焦表面的吸附行为,平衡吸附量和吸附速率随着热解温度的升高而增加。此外,等温吸附过程能较好地用Freundlich吸附等温线方程描述,表明磷在半焦表面的吸附受多种机制影响。3种温度下热解所得半焦对磷的吸附活化能分别为10.86、11.27和10.95kJ/mol,说明该吸附过程主要为物理吸附。[结论]生物质热解半焦对水中磷具有良好的吸附去除效果。     

生物质热解制油技术研究现状与发展趋势

从生物燃油的特性参数和制取的工艺流程角度介绍了生物质热解制油技术,通过对国内外发展现状进行研究,提出了该技术目前面临的主要问题,并针对这些问题提出建议。     

国内外生物质裂解技术发展和应用现状

综述了生物质裂解技术的工艺以及近年来国内外生物质裂解技术的发展和应用现状。总结了生物质裂解技术发展和应用中存在的主要不足,并对生物质裂解技术的发展前景进行了展望。     

施用生物炭后塿土土壤微生物及酶活性变化特征

以小麦-玉米轮作试验为研究对象,探究了施用不同量生物炭对塿土土壤生物活性动态变化的影响。生物炭用量设5个水平:B0(0 t·hm-2)、B20(20 t·hm-2)、B40(40 t·hm-2)、B60(60 t·hm-2)和B80(80 t·hm-2),氮磷钾肥均作基肥施用。结果表明:生物炭可显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶和玉米收获后碱性磷酸酶活性,但对蔗糖酶和小麦季碱性磷酸酶活性影响不显著,且显著提高土壤酶指数;提高土壤微生物量碳氮含量,用量为80 t·hm-2时效果最显著,但降低土壤微生物量碳氮比;显著增加土壤三大类微生物类群的数量,增幅随其用量的增加而增加。动态变化显示,越冬期的土壤微生物量碳氮含量最低,但微生物量碳在拔节期出现高峰,而土壤微生物量氮在返青期出现高峰,与作物生育旺盛时期一致;显著减少微生物量碳和微生物量碳氮比的季节波动。施用生物炭可显著改善土壤微生物和酶活性,土壤酶指数为土壤酶活性的综合表征,可全面反映土壤酶活性对生物炭的响应特征,能够作为一种土壤质量评价方法。     

京郊2种生物质气化工程的比较及经济性分析

对目前农村推广的生物质气化工程主要采用的氧化法和热解法,从原材料、主燃气体、热值、产气效率、农户日用气量和副产品上进行比较,并在此基础上,对该2种方法气站的经济规模、最低气价、投资回收期等进行了分析测算。结果表明,热解法气站的效益好于氧化法气站,最后提出了主推热解法、解决副产品回收问题、对农户实行用气补贴等对策及建议。     

生物质能源化学转化技术与应用研究进展

随着全球能源的紧缺和化石燃料使用带来的环境污染的加剧,生物质作为可替代化石能源的可再生能源之一,其使用范围越来越广泛。介绍了生物质及生物质能的基本概念。综述了生物质能的直接燃烧、气化、液化、热解等热化学转化技术,并对这些技术的应用与前景进行了阐述。针对生物质能在转化和利用中存在的问题,提出了相应的解决措施。     

生物质炭对棉花生长发育及地上部各器中镉富集的影响

为探讨生物质炭对棉花生长发育及地上部各器官中重金属Cd的富集程度,研究不同重金属Cd污染程度(0、1、2、4 mg·kg^-1)施加生物质炭(0、1.5%和3%)对棉花株高、干物质量、产量、Cd富集量和分配系数的影响及差异性。结果表明:生物质炭对棉花干物质积累量、株高、单铃质量、蕾铃数和棉花产量均有促进作用,能够显著提高棉花的单铃质量、蕾铃数和棉花产量,最高分别为5.8g、6.5个和单株35.75 g,添加生物质炭1.5%和3%两处理间对棉花干物质积累量、单铃质量、蕾铃数和棉花产量差异显著,但对株高差异不显著。随着外源Cd的增加,棉花地上部对Cd的吸收显著增加,重金属Cd在棉花地上部叶片的Cd质量分数明显高于茎秆和蕾铃,最高值分别为0.799 2、0.083 9和0.066 0mg·kg^-1。未添加生物质炭水平下, 1、2mg·kg^-1低质量分数的Cd对棉花的生长发育有促进作用,当质量分数达到4 mg·kg^-1时会对棉花的生长发育产生抑制作用,而添加生物质炭后会减缓这种抑制作用。施入生物质炭对棉花地上...     

炭基肥对设施土壤肥力、番茄产量及品质的影响

[目的]为炭基肥在设施土壤中合理利用提供参考.[方法]选取典型日光温室,采用田间小区试验,研究不同用量炭基肥对土壤肥力、番茄产量及品质的影响.[结果]炭基肥可提高土壤有机质含量1.28％ ～4.45％,提高番茄Vc含量3.26％ ～9.54％,降低硝酸盐含量4.24％ ～15.31％.等氮量(T1)及减氮20％ (T2)炭基肥处理还可分别增加土壤全氮7.62％和3.33％,水解氮7.30％和1.78％,株高7.76％和4.31％,产量4.29％和6.43％,其中减氮50％ (T3)炭基肥处理效果较差.[结论]炭基肥在设施土壤中应用效果显著,其中减氮20％处理综合效果较佳.     

闽北杉木人工林生物量及其分配的动态变化

[目的]研究杉木生物量及其分配的动态变化。[方法]以闽北杉木林为研究对象,在典型区域设置46块样地,采用收获法测定46株标准木的生物量,林龄为5~33年。[结果]建立了闽北杉木器官及整株生物量与测树指标(胸径和树高)的回归模型;除树枝和树叶外,其他器官(树干、地上和树根)及整株的回归效果良好;随着林龄的增加,器官及整株生物量逐渐增加,在林龄为40年左右时达到稳定,同时构建了林木生物量与林龄的回归模型;随着林龄的增加,树干生物量的比例逐渐增加,其他器官生物量的比例逐渐减小,并在林龄为25年左右达到稳定。[结论]随着林龄的增加,杉木生物量及其分配呈现可预测的动态变化。     

有机肥配施生物炭对设施番茄产量、品质及土壤养分和重金属累积的影响

为了解不同添加量下有机肥配施生物炭对设施蔬菜品质、产量及氮、磷、重金属在土壤中迁移累积的影响。以设施番茄为试验对象,设5个处理：CK（1 500 kg·hm^-2生物炭）、T1（1 500 kg·hm^-2生物炭+ 7 500 kg·hm^-2鸡粪肥）、T2（1 500 kg·hm^-2生物炭+15 000 kg·hm^-2鸡粪肥）、T3（1 500 kg·hm^-2生物炭+22 500 kg·hm^-2鸡粪肥）、T4（1 500 kg·hm^-2生物炭+30 000 kg·hm^-2鸡粪肥）,测定番茄产量,可溶性糖、维生素C、硝酸盐、可滴定酸含量及土壤样品中的硝态氮、速效磷、全Cu和Pb含量。结果发现：相对于CK,T2的番茄产量增加49.31%,可溶性糖和维生素C含量达2.275 mg·kg^-1和0.219 mg·kg^-1,表明T2处理能够提高番茄产量和品质;同时,T2处理降低土壤中0~100 cm土层硝态氮、速效磷以及0~30 cm土层重金属Cu和Pb的累积及迁移;T1、T3和T4加重土壤中氮磷及重金属的累积与迁移。表明设施蔬菜种植过程中有机肥与生物炭的合理配施可以减少有机肥的氮磷和重金属的污染,提高设施菜地土壤质量,保证蔬菜食品安全性。