生物炭对废水中铜离子吸附的研究进展：改性方法与吸附机制

废水中的重金属铜离子(Cu(Ⅱ))会污染水体生态环境，并会通过食物链对人体健康造成潜在危害。生物炭可作为废水中Cu(Ⅱ)去除的有效吸附剂。然而，原状生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附量有限，需要对生物炭进行定向改性以提升其去除效果。以废水中的Cu(Ⅱ)为对象，重点论述生物炭的改性方法和吸附机制。结果表明，生物炭的主要改性方法包括化学改性(酸、碱、高分子聚合物改性)、物理改性(球磨和气体活化)、金属改性(铁、锰改性)、矿物质改性和高分子聚合物改性等。改性方法对Cu(Ⅱ)去除效果的次序是：纳米羟基磷灰石改性>含氨基有机酸改性>锰改性>铁改性>碱改性。生物炭吸附Cu(Ⅱ)的主要机制包括孔隙扩散、静电作用、沉淀作用、配位作用、阳离子-π机制、离子交换和还原作用，具体的主导机制取决于生物炭的物化性质和溶液的性质。将来的研究方向包括：采取更为有效的改性方法提高对废水中痕量Cu(Ⅱ)的去除效果；利用先进的仪器和模型计算揭示微观机制；开展动态吸附柱或固定床试验。     

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。     

生物炭净化废水中重金属机理

生物质热解转化为生物炭用以去除废水中的重金属,可以同时起到固废资源化和废水处理的双重环境效益。文中阐述了生物炭净化废水中常见重金属(铅、镉、锌、铜、铬以及砷)的主要机制。生物炭可以通过离子交换、表面吸附、官能团络合以及形成沉淀等多种机制去除重金属,并对铅、镉、锌、铜以及铬都表现出一定的去除效果,而对重金属砷则去除效果较差,需通过改性处理提高对砷的作用。因此,文中同时介绍并总结了常见复合生物炭的设计原理,及其对重金属去除的强化效果。包括:(1)铁复合生物炭固定砷;(2)还原性铁复合生物炭还原稳定铬;(3)纳米颗粒复合生物炭吸附固定铅、镉、铜。生物炭以及复合生物炭用以去除废水重金属具有很好的效果与应用前景。最后,文中提出了生物炭净化废水在实际应用中面临的问题,未来的研究可以聚焦生物炭的标准化制备工艺,以及复合生物炭对重金属去除的实际应用。     

污泥基生物炭处理重金属废水研究进展

简述了污泥基生物炭制备方法和吸附重金属的影响因素以及主要机理，包括物理吸附、静电吸附、离子交换、络合作用以及化学沉淀；介绍了污泥基生物炭改性方法以提高吸附重金属效果；最后对污泥基生物炭的应用进行了展望。     

改性椰壳生物炭对水体苯酚吸附效应研究

采用酸碱、MgCl_2/FeCl_3混合溶液两种方法对椰壳生物炭进行改性,设置不同盐度、温度、pH、腐殖酸、反应时间等理化条件,研究改性椰壳生物炭吸附苯酚的效应,并进行吸附动力学研究。结果表明,两种改性椰壳生物炭对水体中苯酚的吸附效果均比未改性好,吸附速率更快。盐度和温度升高均可促进生物炭对水体中苯酚的吸附;pH在2～11范围内变化,生物炭对苯酚的吸附量先增后降;腐殖酸对吸附影响不大。改性生物炭吸附苯酚废水的最佳理化条件为:盐度5%,温度30℃,pH为酸性或中性。吸附动力学分析结果表明伪二级动力学模型能更好拟合改性椰壳生物炭对苯酚的吸附。     

生物炭吸附重金属离子的研究进展

生物炭在过去的十几年里受到了广泛关注,由于其低成本、环境友好、可再生等优点,在环境管理方面具有良好的应用前景。本文介绍了生物炭的概念、应用和性质,重点综述了生物炭吸附重金属离子的研究进展,并探讨了目前面临的挑战和应用前景。生物炭是在缺氧或无氧条件下热化学转化生物质得到多孔富碳材料,主要用于土壤改良,可以提高作物产量、实现碳封存以及减少温室气体排放,并且在催化、能源和水处理等方面具有潜在的应用。生物炭制备方法包括热解、气化、水热炭化等,生物炭的性质受生物质原料、制备工艺和技术参数影响。重点介绍了生物炭吸附重金属离子的相关研究,包括生物炭吸附重金属离子的影响因素、吸附机理和改性生物炭的制备。通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学和表征技术可以揭示表面络合、静电引力、表面沉淀和离子交换等吸附机理。生物炭吸附重金属离子的最新研究主要致力于通过改性提高生物炭的吸附性能,改性方法主要包括物理化学活化以及复合金属氧化物或化合物、功能有机物、纳米粒子等。生物炭吸附重金属离子面临一些问题和挑战,距离实际废水处理应用还有一定差距。     

磁性生物炭的制备及其对重金属吸附研究进展

生物炭因比表面积大、孔隙率发达、表面官能团丰富等特点,常被用于吸附水体中的重金属杂质.但在水溶液介质中难于分离,需要对其改性.对生物炭进行赋磁改性可以增加其吸附量,便于回收利用.本文主要综述了利用不同的生物质原料,采用不同的方法制备出磁性生物炭(MBC),探究了磁性生物炭对水体中重金属离子的吸附机理,对未来研究磁性生物炭提供参考.     

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。     

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。     

磁性生物炭对二价重金属离子吸附性能的研究进展

近年来,国内外的研究学者致力于寻找和制备高吸附性和稳定性的磁性生物炭吸附剂,以更有效地治理重金属污染。本文从磁性生物炭吸附剂的制备、吸附机理、对二价重金属离子的吸附性能、再生和利用等方面,综述了磁性生物炭吸附剂对废水中二价重金属吸附处理的最新研究进展,并指出了目前研究的不足之处,以及将来磁性生物炭处理二价重金属废水的研究方向和重点。     

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。     

一种改性生物炭材料的制备及其在土壤污染降解中的应用

针对传统重金属吸附剂生物炭存在吸附能力差的问题，通过羟基磷灰石改性生物炭，并将其用于土壤中重金属离子的去除。实验以美国标准毒性浸出方法 TCLP为评价指标，验证改性生物炭对土壤中重金属的净化效果。实验结果表明，改性生物炭材料投加量为8%时，处理的重金属污染土壤符合GB 5085.3-2007标准要求，稳定90d后，pH值仍旧满足适宜土壤微生物生存的6.5～9.5酸碱度要求，表现出良好的降解性能。     

磷基改性生物炭的制备及对重金属Pb(Ⅱ)的吸附

水体重金属污染对自然环境和人体健康造成了极大的危害,开发新型污染治理材料具有重大意义。本研究以玉米秸秆、牛粪粉末、小麦秆和麦穗为原料,以羟基磷灰石(HAP)和磷酸二氢钾(KH_2PO_4)为改性剂,采用浸渍-热解法制备生物炭,并探讨了生物炭对水中Pb(Ⅱ)的吸附效果。结果表明,磷基改性生物炭相比未改性生物炭对铅的吸附容量显著提高,KH_2PO_4改性玉米秸秆-牛粪生物炭对铅的吸附量较未改性增加了394.6 mg/g,提高了478.0%;HAP改性麦穗生物炭对铅的吸附量较未改性增加了507.9 mg/g,提高了997.7%;玉米生物炭原料中添加牛粪可显著提高改性生物炭对铅的吸附能力,相对于未添加,HAP和KH_2PO_4改性玉米秸秆-牛粪生物炭的铅吸附量分别增加了210.6,177.1 mg/g,提高了140.0%和59.1%。本研究制备的KH_2PO_4改性玉米秸秆-牛粪生物炭和HAP改性小麦生物炭对铅均表现出较强的吸附效果。     

碱改性脱水污泥生物吸附剂处理镍冶炼酸性废水工艺研究

以脱水污泥为原料通过碱改性制备得到生物吸附剂,采用该生物吸附剂对镍冶炼烟气制酸废水中重金属离子进行吸附去除。考察了吸附时间、pH、生物吸附剂的投加量以及混凝药剂的投加等条件对酸性废水中Ni、Pb、Cd、Cu等金属离子去除效果的影响。结果表明,生物吸附剂适宜操作条件为吸附时间为120 min,pH为5~7,吸附剂投加量为7 mL/100 mL(吸附剂体积/废水体积)。处理后废水中重金属离子含量能达到GB 25467-2010的排放要求。絮凝剂的投加对于吸附剂去除废水中重金属离子的协同作用并不明显。     

水热制生物炭对含Cr(Ⅵ)废水吸附特性的研究

用废弃生物质制备生物炭以期提供处理含重金属废水的低成本、环境友好的材料。实验探讨了生物质炭的制备及生物质炭处理含Cr(Ⅵ)废水的影响因素。结果表明,相同的制备条件下,玉米芯生物炭的吸附效果优于松子壳生物炭。对于200mL50mg/L的含Cr(Ⅵ)废水,当pH=2,转速为100r/min时,室温下0.2g生物质炭在10min内对Cr(Ⅵ)的吸附率可达99.20%。吸附反应较好地符合拟二级动力学。在功率为800W的定频微波中对吸附后的样品进行解吸,30min后样品中基本不存在Cr(Ⅵ)。     

核桃壳生物炭的制备及对废水中Ni2+的吸附

生物炭因其比表面积大和孔隙结构丰富等的特点,可作为一种天然吸附材料,目前被广泛应用于农业、环境和能源等多方面领域。本实验利用丢弃的核桃壳在不同温度条件下制备成生物炭,并探究将其用以吸附废水中重金属镍离子的吸附效果。实验结果表明:核桃壳基生物炭在700℃热解温度下的比表面积最大;静态吸附实验中,生物炭对镍离子有良好的吸附性能,并且对镍离子的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型。     

生物炭的制备、改性及其在环境修复中应用的研究进展

介绍了生物炭的制备、改性及表征，尤其是在环境修复中的应用。阐述了生物炭常用的制备方法包括热解法、气化法和水热碳化法，指出生物炭的制备原料和条件决定了生物炭的吸附性能。为了提高生物炭的吸附性能，常通过酸、碱、氧化剂、金属氧化物、有机化合物、紫外辐射、等离子体、复合材料、蒸汽及气体吹扫等方式对其进行改性处理，而改性方法的选择主要取决于应用的环境领域。虽然生物炭已在土壤修复及改良、固碳、有机固废堆肥、废水净化及大气污染治理等领域取得了良好的效果，但是生物炭的固碳效果还需要在不同土壤条件进一步验证，生物炭提高土壤质量的原因还需要进一步研究，生物炭去除土壤中有机污染物的作用机理也有待进一步探明。此外，利用生物炭进行环境修复时，应注意生物炭的稳定性问题，以免造成二次污染。综上所述，生物炭在环境修复中具有广阔的应用前景，但也存在一些问题和挑战需要解决。     

改性壳聚糖材料在含重金属废水处理中的应用研究进展

被重金属污染的废水严重的危害了生态系统平衡及人类的健康。因此,对重金属废水的处理的研究变得十分急切。近年来,国内外学者对改性壳聚糖处理重金属废水研究十分关注,改性壳聚糖作为一种新型、高效、可回收且重复利用的吸附材料,在重金属废水的处理中效果十分显著。通过改善制备方法使其适用于在实际工业化,制备高度选择性、高吸附容量、高效的改性壳聚糖成为今后主要的研究热点。结合近几年国内外研究情况阐述了壳聚糖的物理及化学改性方法,系统介绍了壳聚糖及改性壳聚糖的性能及特点,重点介绍了化学改性方法中交联、接枝及复合改性的研究工作,壳聚糖及其改性在重金属废水处理中的应用,深入探索该材料的吸附机理和再生重复利用规律,以便得出能高度选择和高效吸附多种重金属离子的改性壳聚糖材料,实现真正"一对多"吸附方式。     

动物粪便基生物炭在污水处理中的应用研究进展

结合国内外研究现状,对动物粪便基生物炭的制备原料、制备方法和主要特性进行了总结,概述了其对水体中有机染料、重金属、氮、磷、抗生素等污染物的去除效果,从吸附动力学、等温线、热力学等方面阐述了动物粪便基生物炭对水体中污染物的吸附机理。针对现有研究中存在的不足,对今后值得关注的研究方向进行了展望,认为可通过探寻新的制备或改性方法,提高动物粪便基生物炭的吸附性能;开展对微量污染物或多种污染物共存时的吸附研究,拓宽动物粪便基生物炭在污水处理中的应用范畴;在室内模拟、静态吸附研究的基础上,逐步加强动态吸附和实际应用方面的研究;探索动物粪便基生物炭作为催化剂或载体材料的可行性,丰富其在污水处理中的应用空间。     

钴改性秸秆生物炭对尼泊金乙酯的吸附研究

以小麦秸秆为原料，通过浸渍法制备改性生物炭，对其采用XRD、SEM进行表征分析，研究钴改性生物炭对尼泊金乙酯(EP)的吸附性能。讨论了改性生物炭的用量、尼泊金乙酯的初始浓度，反应时间及反应温度对EP溶液的吸附影响。实验结果表明：改性生物炭对EP的吸附主要以化学吸附为主；在一定范围内，改性生物炭对EP的吸附效率随生物炭用量的增加而增加；反应温度对改性生物炭吸附EP的影响较大，在EP浓度为30 mg/L、生物炭添加量为5 g/L、温度为45℃条件下吸附4 h时EP最大去除率为95.5%。