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。     

生物炭的化学改性及其对镉污染环境修复进展

化学改性是采用化学方法对生物质原料或生物炭进行改性,以改善未改性生物炭吸附量有限、选择性差等缺点。阐述了酸改性、碱改性、氧化改性、金属负载改性、有机改性和复合改性六种生物炭化学改性法原理及其对生物炭理化性质的影响,以及在镉污染环境的修复效果。最后,提出了一些建议,以期为改性生物炭的制备以及在环境介质中的应用提供一定的参考。     

生物炭的制备及应用的研究进展

生物炭通常由废弃生物经高温加热裂解制备,碳分子是其最主要的成分。生物炭因成本低、制作过程简单、有多孔隙构造及大量复杂的生物官能团结构、比表面积大等优异特性,在受污染土壤的修复、各种污染物的吸收、固碳以及农业、新能源方面有着广泛的应用。本文综述了生物炭的制备方法及应用的研究进展,重点讨论了热解法和水热炭化法,并总结了生物炭在环境、农业、新能源方面的应用研究成果。     

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物炭对土壤中铀的吸附作用机制。针对生物炭作为土壤改良剂所存在的局限性,建议今后应从生物炭吸附持久性、选择性和毒理性等方面加大研究力度。     

球磨改性生物炭在环境修复中的应用进展

利用球磨机械力化学技术制备的改性生物炭具有成本低、产能高、绿色无溶剂等优点,近年来受到研究人员的广泛关注.球磨改性增加生物炭表面官能团、扩大其比表面积以及提高吸附容量,使球磨改性生物炭对环境污染物具有优异的去除性能,在环境修复领域应用前景广阔.介绍了球磨改性生物炭的制备与理化性质,总结了球磨改性生物炭在环境修复中对污染物质去除的最新进展,同时明确其对各类污染物的去除机制.在此基础上,探讨球磨改性生物炭在环境修复中目前存在的问题与限制因素,从明确技术和经济可行性、扩展材料应用范围以及厘清潜在生态环境风险等方面提出未来研究方向.     

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。     

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。     

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。     

生物质热解制备多孔吸附材料的研究进展

综述了生物质热解制备生物炭过程中前驱体的选择、原料粒径、热解方式、热解温度、升温速率、停留时间和热解压力等工艺参数对其物化性能的影响,通过采用各种改性方法来改变生物炭的表面结构、官能团及元素种类数量和形态结构来提高其结构的稳定性、吸附的高效性以及可重复利用性,以期用生物炭来解决废水环境中各类污染物的污染问题。分析了生物炭在制备过程中仍然存在的问题和不足,目前作为吸附材料在应对污水处理、土壤修复和气体净化等方向的吸附性能需要改进和提高,也对未来的制备过程的优化、改性方法的合理选取、使用过程中各种因素的交互影响、成本估算以及可循环利用等研究方向提供科学依据和理论基础。     

废物资源化制备生物质炭及其应用的研究进展

生物质炭作为一种多功能性材料正逐步受到人们的广泛关注。本文综述了以废弃物为原料制备生物质炭,给出了制备生物质炭的主要工艺,并对生物质炭的主要物理化学性质如元素组成、碱度、表面特性和孔隙结构进行了介绍。然后对生物质炭在农业和环境领域中的应用做了相应介绍,例如用作土壤改良剂提高土壤肥力、增加碳固定、减少温室气体排放,作为一种高效吸附剂同时去处污水中重金属及有机污染物等。最后,对今后生物质炭的研究方向作出了展望,指出应继续研究尽快实现生物质炭的大量、高效、廉价生产,从原料和工艺方面着手进一步提高生物质炭的比表面积,使其成为活性炭的替代品,同时进一步研究对土壤的改良和修复、对农作物生长和产量的促进以及对温室气体的减排作用的机理,并提供大面积的长期的实验数据支持。     

生物质源多孔碳制备及其对废水中药物吸附研究进展

城市现代化与工业化的快速发展给环境造成的污染日趋严重，尤其以水体污染最为明显。近年来，工业废水中药物的含量逐年上升，污染程度已经不容忽视。因此，开发新型多孔材料用于废水中药物分子的吸附分离，已经成为了当前的研究热点。综述了近年来生物质源多孔碳（生物炭）在废水中污染物吸附分离方面的研究，首先简单介绍了废水中污染物的治理方法，在此基础上重点探讨了生物炭的制备与修饰，并结合碳材料表面化学性质与孔道结构，总结并展望了生物炭对药物的吸附性能。     

Research progress on preparation of biomass-derived porous carbon and its adsorption of pharmaceuticals in wastewater

The rapid development of urban modernization and industrialization has caused increasingly serious pollution to the environment, especially water contamination. In recent years, the content of pharmaceuticals in industrial wastewater has increased year by year, and the pollution should not be ignored any more. Therefore, the development of new porous materials for the adsorption and separation of pharmaceutical molecules in wastewater has become a current research hotspot. This article summarizes the recent research on the adsorption and separation of pollutants in wastewater by biomass-derived porous carbons (biochars). First, it briefly introduces the treatment methods of pollutants in wastewater, and mainly focuses on the preparation and modification of biochars. Combined with the surface chemical properties and pore structure of the carbon materials, this paper summarizes and prospects the adsorption properties of biochar to pharmaceuticals.     

市政污泥衍生功能化炭材料合成及热解过程污染控制研究进展

市政污泥产量巨大、出路困难,如何进行有效处理并应用是个巨大挑战。本文聚焦于污泥富碳组分,利用热化学方法将其转化为功能化炭材料作为其出路的重要途径。通过对污泥衍生功能化炭材料的合成及修饰方法和热解过程污染产物原位控制研究进行梳理发现,相较于其他方法,化学后活化法具有较强的造孔能力,其中钾系化合物效果最佳。通过污泥炭表面氧化、氨化或磺化改性可强化材料物化吸附和特异性催化特性,拓展了材料应用范围。污泥炭-纳米结构表面复合则可赋予材料多重性能,提升纳米材料稳定性和分散性。基于对污泥典型元素热化学转化分析,理清了硫氧化物和氮氧化物等的产生路径,发现金属氧化物共混热解和热源优化可显著抑制污染产物的排放。     

沼渣生物炭在水处理中的应用进展

以沼渣为原料制备生物炭是实现沼渣安全处置和资源化利用的有效途径之一.沼渣经过厌氧消化处理,在一定程度上优化了沼渣生物炭的组分结构和物化特性,因而沼渣生物炭具有低成本、来源广、吸附及催化性能好等特点被应用于去除水中污染物.该文对当前沼渣生物炭的原料来源、制备及改性方法进行了总结,归纳了沼渣生物炭作为吸附剂和碳基催化剂在水处理应用中的现状,同时阐述了沼渣生物炭的作用机理.最后总结了沼渣生物炭在水处理应用中存在的一些问题和挑战,并指出其发展方向.     

Impact of post-pyrolysis wash on biochar properties

Washing biochar modifies its properties for use as a soil amendment. The important biochar properties for use as a soil amendment are hydrophilicity, adsorption, and stability. Biochar was obtained with intermediate pyrolysis at 400°C of three different feedstocks: woodchips, Bayview Flowers Digestate, and Storm Fisher Digestate biomass. A simple wash with an aqueous surfactant solution improved the properties of the biochar for soil amendment, with a non-ionic surfactant combined with oxidizing hydrogen peroxide being the most effective. The improved properties included the removal of tars and possible modification of surface properties that increased hydrophilicity and adsorption and decreased leaching of any hydrocarbons that could negatively impact the surroundings. As a result, the washed biochar will exhibit better water retention and a more hospitable environment for the growth of beneficial microorganisms. In addition, by making the biochar more hydrophilic, a wash will make its granulation easier, reducing dust emissions during its application and allowing its formulation with enhancement additives. Although many post-pyrolysis treatments of biochars have been investigated, the proposed wash is simple and effective, with beneficial advantages for downstream processing and application as a soil amendment.     

生物质炭在重金属污染土壤修复中的应用研究现状

为充分发挥生物质炭多孔性、表面活性、选择性吸附和高碱性等性能在有效控制重金属生物迁移中的作用,以期为重金属污染土壤修复技术提供参考。介绍了我国重金属污染土壤的概况,综述了生物质炭在重金属污染土壤修复中的应用,重点介绍了植物修复、化学淋洗、土壤性能改良、固化/稳定化、热解吸修复和电动力学修复等技术的应用情况,简要概述了原料种类、热解温度和表面官能团对生物质炭性质及生物质炭对土壤环境的影响,并展望了生物质炭在重金属污染土壤修复中的发展前景。     

碳纳米管及其复合材料在水中有机污染物去除中的应用

在人类社会高速发展的同时,一些有机污染物被排入水体中造成严重的环境污染,其中部分有机物被证明对人体和水中生物存在直接或潜在的毒性。碳纳米管作为一种结构特殊且具有良好电学、力学、化学性质的新型一维纳米材料,在水处理中得到了广泛的应用。文中总结了碳纳米管及其复合材料的制备方法,及其在吸附、高级氧化、膜分离3种工艺中的应用情况,简述了污染物的反应去除机理及协同效应等。同时,对碳纳米管在水处理领域中的发展前景进行了展望。