改性生物炭对土壤重金属污染修复研究进展

土壤中金属污染导致食用林产品、农产品中重金属高富集，严重威胁人类健康。生物炭作为简单易得，来源广泛的吸附材料，可用于土壤重金属污染物修复。本文主要综述了生物炭的制备、改性剂的选择与功能、改性方法及改性生物炭的特性。介绍了改性生物炭的表征手段如傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和比表面积和孔径分析仪在生物炭改性过程中的作用及分析方法。客观分析了改性生物炭的制备方式及对土壤重金属污染修复的机制及效果，并讨论生物炭及改性生物炭对重金属常见的吸附机理以及表面吸附、静电作用、离子交换和共沉淀的特征和条件。大量的研究结果表明，生物炭对降低土壤中重金属的有效态含量具有显著效果，且经过酸碱、氧化还原、吸附剂复合等方式改性后吸附性能更加高效和稳定。生物炭改性是为了提高生物炭的安全性、高效性、重复使用性和环境友好性，同时加强生物炭的重金属修复性能。因此，功能型生物炭的研制及拓展改性生物炭的应用是生物炭改性的进一步深入研究方向。     

改性生物炭固定土壤中重金属机理的研究进展

固定化是一种降低土壤重金属毒性的有效方法,改性生物炭固定重金属的能力已取得了显著成果,其在土壤修复中得到广泛关注。但改性生物炭在污染土壤中固定重金属的综合机理需进一步探究,因此运用CiteSpace数据分析软件,以氧阴离子型重金属As和阳离子型重金属Cd为例对改性生物炭固定土壤中重金属的机理进行分析,综述了其氧化还原、表面共沉淀、络合、离子交换及静电吸引的作用机制。对改性生物炭增强固定土壤重金属不同机理的原因和方法进行总结,对其处理土壤重金属污染的前景进行了展望,为改性生物炭治理土壤重金属污染的应用提供参考。     

磷酸改性生物炭对土壤中Pb2+和Cd2+钝化特性

为探究改性生物炭对于土壤重金属的钝化作用,用磷酸对600℃热解的小麦秸秆生物炭进行改性,通过培土钝化实验探究改性生物炭添加量对土壤pH、重金属赋存形态及弱酸可提取态的影响。研究表明,随着投放时间的增加,土壤逐渐呈现碱性。改性生物炭能够促进重金属离子由有效态向稳定态转化,且钝化效果与改性生物炭的添加量呈正相关。土壤中单一污染Pb²⁺及Cd²⁺的弱酸可提取态均随投放时间及生物炭添加量的增大而降低,其中前20 d的降低幅度最大。     

改性生物炭材料对镉污染土壤的修复

以花生壳为原料，氨水和草酸为改性试剂进行浸渍改性制备改性生物炭，进行模拟Cd污染土壤的修复实验研究。实验结果表明改性生物炭结构粗糙多孔，层级间隙明显；比表面达342.212 8 m²/g;-NH₃和-COOH官能团成功在生物炭上负载。修复Cd²⁺污染土壤的最佳投加量为0.200 0 g,草酸改性生物炭和氨水改性生物炭对Cd去除率分别高达90.0%和96.5%,氨水改性生物炭效果更好。毒性淋滤实验表明经改性生物炭修复后土壤的毒性降低，研究结果可为Cd污染土壤的修复提供理论依据。     

改性生物炭对废水中重金属的吸附

简述了生物炭的制备条件,讨论了生物炭的主要改性方法(化学法、添加改性剂法及改变外界条件),分析了各改性方法的主要优点,总结了改性生物炭对废水中重金属的吸附效果。实验结果表明,改性生物炭对废水中重金属吸附效果较好,重金属的最大去除率可达99.81%。另外,探讨了改性生物炭的吸附机理、影响因素和吸附等温式,并提出了未来生物炭吸附废水中重金属需要研究的方向以及改性生物炭的应用前景。     

铁改性生物炭去除重金属研究进展

目前土壤和水环境中重金属污染仍然较为严重,寻找合适的去除剂成为了环境研究者们的重要任务。生物炭作为新型吸附剂由于对水环境以及土壤中重金属离子如Cu、Fe、Pb、Cr等具有良好的吸附效果因而得到了环境领域的广泛关注。然而仅用生物炭去除重金属仍然有着吸附效率不够高,吸附性能不够稳定等缺陷,本文通过整理各类铁改性生物炭的研究,总结归纳了铁改性生物炭的制备及其去除机理,并与目前常规生物炭做了对比,指出铁改性生物炭对重金属污染的去除可行性和广阔前景。     

改性生物炭协同硫酸亚铁修复铬污染土壤

以玉米秸秆为原料，在限氧和高温条件下制备成生物炭，并加入KOH溶液对玉米秸秆生物炭进行碱改性处理，利用FTIR、SEM和TGA等测试技术对材料进行表征，考察材料的理化性质，并通过稳定化实验，研究改性生物炭协同硫酸亚铁对铬污染土壤的修复效果。结果表明，改性后生物炭表面的含氧官能团得到强化，出现明显的孔隙管道结构，呈现蜂窝形状，且具有较强的热稳定性。由稳定化实验结果可知，改性生物炭协同硫酸亚铁对铬污染土壤有良好的稳定化效果。最佳的稳定化修复条件为5%投加比例的KBC和7 d的养护时间。土壤中总Cr和Cr(VI)浸出浓度、Cr(VI)含量分别为0.144 mg/L和0.135 mg/L,22.53 mg/kg,均满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中总Cr和Cr(VI)的浸出限值1.5 mg/L和0.5 mg/L以及《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(GB 36600—2018)中第一类用地筛选值30 mg/kg的限值要求。     

生物质炭钝化土壤重金属的研究进展

针对生物质炭存有的基本性质、修复土壤重金属污染的主要影响因素以及改性生物质炭对土壤重金属生物有效性的影响进行了客观分析,并结合国内外当前在生物质炭钝化土壤重金属方面的研究现状,以期能为我国土壤重金属的进一步合理处理和提高生物质炭钝化效能提供一定的参考。     

淋溶条件下生物炭对矿区土壤中重金属迁移的影响

以玉米秸秆为原料在450℃下制备生物炭，将生物炭按5%的炭土比例施入矿区重金属污染土壤中。通过室内土柱淋溶试验，分析加入生物炭对土壤淋出液pH、重金属纵向迁移行为及重金属累积释放量的影响。结果表明：加入生物炭处理后土壤淋出液的pH显著高于对照处理，说明生物炭可以在一定程度上缓解土壤的酸性。与对照相比，添加生物炭降低了重金属向下层土壤迁移的风险，淋溶后土柱中Pb、Cu、Zn和Mn的纵向迁移量分别降低了65.93%、50.95%、49.29%和30.95%，生物炭对土壤中重金属纵向迁移抑制的顺序为Pb>Cu>Zn>Mn，生物炭对Pb的钝化效果最好。随着淋溶液体积的增加，Pb、Cu、Zn和Mn这4种重金属的淋溶累积释放量总体上呈现出前期快速溶出和后期缓慢溶出两个明显的阶段。4种重金属的累积释放量大小为Pb>Mn>Zn>Cu，添加生物炭后明显降低了重金属的累积释放量。对土壤中金属释放过程进行数学方程拟合后发现，应用Elovich方程能较好地描述重金属释放过程，说明这4种重金属元素在土壤中的淋溶和释放过程的机制不是单一反应过程，而是属于活化能变化较大的复杂反应过程。加入生物炭后各重金属的b值均低于对照组，重金属迁移速率随着生物炭的添加而降低，说明生物炭能提高土壤对重金属离子的吸附力，降低因土壤淋溶作用而引起的重金属迁移，可以实现对重金属复合污染矿区土壤的修复。     

改性腐植酸基复合材料钝化土壤重金属的应用研究

为降低自然界中重金属离子的生物利用度、迁移率和毒性,研制了一种以生物炭粉和腐植酸钠为原材料,用乙酸进行表面改性的腐殖酸基修复材料。以有机酸对腐殖酸钠进行表面改性,并将生物炭负载于腐殖酸表面,增加其表面重金属络合吸附位点,提高对污染土壤中有毒金属离子的吸附和络合能力,显著降低金属的迁移率。在Pb、Hg、Cr、Cd污染的土壤中,对比研究单纯生物炭粉和改性腐殖酸基复合材料不同添加量下,对土壤重金属的有效态影响。通过与单纯生物炭粉修复材料对比,改性腐殖酸基复合材料降低土壤中重金属有效态含量更多,修复效果更为显著,表现出更强的吸附重金属能力。利用扫描电镜实验探究改性腐殖酸基复合材料对重金属的吸附机理并进行探讨。改性腐殖酸基复合材料是新型环境友好和稳定高效的重金属污染土壤修复材料,充分响应国家节能环保绿色理念,减少对生态环境和人类健康的风险,为治理重金属污染土壤的深入探究提供了重要的解决方法。     

生物炭固定重金属的挑战及潜在负面效应研究

生物炭因其优越的吸附能力、原料广泛和制备工艺简单等特点在重金属污染土壤修复领域具有广泛的研究。然而，生物炭对重金属的固定化效果受到原料类型、制备工艺和其他外在条件的影响。此外，生物炭中含有的重金属存在着对土壤生态系统、环境安全和农业生产造成潜在危害的风险。这些挑战和风险严重阻碍了生物炭的实际应用进程。因此，本综述详细梳理了当前生物炭在固定土壤重金属领域所面临的问题和挑战，深入探索造成生物炭应用局限性的作用机制，从而为未来的生物炭研究方向提供建议，以期促进生物炭的高效生产和安全应用。     

浅析生物炭在修复土壤重金属污染的应用

随着经济的发展,工业污染物的排放和农业化肥的施用,造成土壤重金属污染日益严重,严重危害人体健康。本文从生物炭的基本性质入手,分析生物炭对土壤重金属的修复机制,阐述了生物炭修复土壤重金属污染的机理,指出了生物炭在重金属污染土壤修复治理中存在的风险,展望了生物炭在土壤修复治理中的巨大潜力前景。     

生物炭吸附水体中重金属的机理及应用

含重金属的天然水体引起的水环境污染问题不容忽视,水体中的重金属影响生态环境、人体健康、农业的可持续发展等。生物炭是集环保、吸附重金属、原料丰富、成本低等优势为一体的新型吸附剂。综述了生物炭吸附水体中重金属的机理、生物炭的改性研究以及生物炭吸附水体中重金属的国内外应用,并探讨了今后生物炭吸附重金属的发展方向。     

改性生物炭对Pb2+和Cd2+吸附性能及机理研究

分别通过磷酸、氢氧化钾、铁及微波对小麦秸秆生物炭进行改性,探究改性生物炭投加量、溶液初始pH及重金属离子浓度对重金属Pb²⁺及Cd²⁺的吸附影响及改性生物炭对重金属的吸附机理。结果表明,磷酸及氢氧化钾改性使生物炭表面坍塌且孔隙结构连通,铁改性使比表面积降低,微波改性使生物炭产生少量孔隙。磷酸改性促进—OH及■的生成,氢氧化钾及铁改性促进—OH的生成,微波改性对生物炭基团的影响较小。改性方法的优异性依次为磷酸改性、铁改性、氢氧化钾改性及微波改性,改性生物炭添加量的增加能够增强对于重金属的吸附,溶液pH为弱碱性时对于Pb²⁺的吸附效果最佳,Cd²⁺的吸附效果随着溶液pH增加而增大,Langmuir等温吸附方程能较好反映改性生物炭对于Pb²⁺及Cd²⁺的吸附。     

磁性生物炭复合材料修复重金属污染土壤机理及室内试验研究

以唐山滨海地区土壤为研究对象,以生物炭为修复材料,对其进行表面氧化改性,并与中酸性助剂、粘土矿物进行高温合成,得到一种磁性生物炭复合材料。对污染土采用土壤淋洗的方式进行修复,在实验室中根据不同的控制条件,优选出对土壤重金属含量修复率最高的淋洗工艺条件。最终,液土比为8:1、转速160rpm、淋洗搅拌时间15min为最佳工艺条件。本研究制备的新型磁性生物炭复合材料对污染土壤中的重金属有害成份实现了磁性吸附、鳌合,土壤中重金属汞含量平均能降低38%、镉含量平均降低45%、铬含量平均降低10%、铅含量平均降低26%,将重金属转化为矿物类形态,生态环保,具有对土壤重金属离子稳定效果长久、适用范围广、制备简单和成本低等优点,能够达到修复重金属污染土壤的目的。     

生物炭材料对沉积物释放Cu的影响研究

为研究生物炭对沉积物释放重金属Cu的影响,以芦苇为原材料制备生物炭,同时以FeCl3、AlCl3、MgCl2为活化剂制备改性生物炭,通过开展原位覆盖模拟实验,测定上覆水中的Cu浓度,既而得到重金属Cu的累积释放通量。结果表明,经AlCl3改性后得到的改性生物炭能有效控制沉积物向上覆水中释放重金属Cu,与对照组相比,Cu的累积释放通量降低了159.54%,说明AlCl3改性生物炭具有应用到污染底泥修复的潜力。     

生物炭材料的制备与改性及其在土壤修复中的应用

综述了生物炭的制备和改性方法,并分析了不同工艺对生物炭理化性质的影响,加深了对生物炭的认识。作为吸附材料,综述了土壤中重金属和有机物的去除以及生物炭的主要作用机理。总结了作为土壤改良剂的生物炭改善土壤pH、养分、氮、磷流失的趋势以及今后的应用趋势。同时,分析了生物炭的潜在风险,以有效避免对环境的可能危害。     

生物炭在铀污染土壤修复中的应用研究进展

作为一种吸附固定材料,生物炭在土壤修复中所具有的良好应用前景使其成为环境等领域的关注热点.本文总结了生物炭的性质与制备方法,生物炭作为土壤改良剂在土壤固定修复中的应用情况,并从热解温度、生物质选取和改性方式等方面分析了生物炭对土壤中铀和伴生重金属的吸附影响,从配位作用、化学还原、离子交换、静电作用和物理吸附作用阐明了生...     

生物炭对土壤中重金属作用及影响研究进展

针对土壤重金属污染问题已有许多修复措施,生物炭由于其特殊的结构、良好的经济效益成为了近年来土壤修复领域的研究热点。生物炭作用于土壤重金属的相关机理复杂,且施入土壤会对重金属的环境行为产生影响。简述了目前生物炭在环境保护领域中的相关应用,在如离子交换、表面络合、沉淀作用以及阳离子-π作用等基础上分析了生物炭作用于重金属的机理,并介绍了生物炭对于土壤中重金属迁移性和生物有效性的影响。对生物炭今后的研究工作作出展望。     

生物炭吸附去除水中重金属的研究进展

近年来,水环境中重金属污染问题日益严重,生物炭材料被广泛应用于环境污染修复。但是原始生物炭材料对污染物的吸附性能欠佳,衍生出众多对其吸附性能提升的研究。到目前为止,有关生物炭材料制备和改性的进展总结欠全面,关于生物炭材料吸附水中重金属离子反应机理的整理也不够深入。基于生物炭材料在水环境中重金属离子吸附领域的研究现状,对生物炭材料的制备方式、改性方法和主要影响因素进行了综述,并梳理了生物炭对水中重金属离子的吸附机制研究进展。最后提出了生物炭材料在应用中可能存在的问题和发展方向。以期为生物炭材料在受重金属离子污染水体的修复应用提供理论和技术支撑,为实际的环境污染修复提供新的思路。