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.     

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。     

磁性生物质炭的制备及在污染水体中的应用

介绍了磁性生物质炭的制备方法及所需的原料,尤其是在污染水体中的应用。阐述了磁性生物质炭的制备方法,包括浸渍-热解法、液相还原法、共沉淀法和物理混合法,并指出各种制备方法的优缺点。重点分析了磁性生物质炭吸附污染物的影响因素及机理,发现磁性生物质炭的热解温度及投加量、溶液的pH、反应时间、污染物的初始浓度、吸附温度和溶液中其他竞争离子等对污染物吸附效果都有一定的影响,而且其吸附机理比较复杂,关键的吸附机理包括物理吸附、离子交换、静电吸附、共沉淀、表面络合等。详细总结磁性生物质炭在污染水体中的应用,磁性生物质炭已广泛用于去除水体中的各种污染物,包括重金属、无机阴离子、抗生素、农药、有机染料及核污染物。此外,还对磁性生物质炭的再生和回收进行了评价。     

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。     

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。     

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。     

生物炭去除邻苯二甲酸酯的研究进展

生物炭由于其良好的孔隙结构以及表面负载的官能团,被广大学者用以处理邻苯二甲酸酯污染修复问题。近年来,学者发现由生物质直接制备的生物炭的吸附效果较为有限,因而开始采用化学、物理等方法对生物炭的性能进行改良。综述了不同来源的生物质制备的生物炭性质上的差异以及目前的新型制备方法对生物炭性质的优化;阐述了生物炭吸附过程中主要涉及的吸附机理,以及影响因素;并指出了今后研究可以根据吸附机理以及影响因素等考虑如何制备吸附性能更优秀的生物炭,目前生物炭吸附PAEs存在的一些问题以及今后的工作。     

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。     

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。     

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)。     

生物炭基材料在抗生素废水处理中的研究进展

生物炭是一种由生物质原料热解而成的稳定多孔碳材料。目前，生物炭及其碳基材料作为功能材料因其在一定程度上不仅实现了废弃物的合理资源化利用，而且兼具经济与环境效益而倍受研究者关注。本文综述了生物炭的生物质原料种类、生物炭在不同成分下（纤维素、半纤维素、木质素）的形成机制及表面特性；重点介绍了生物炭的改性技术，主要包括物理化学处理、杂原子掺杂、金属元素掺杂、多种元素共掺杂以及制备工艺的改良等，生物炭改性的目的是为了增加其比表面积、反应活性位点和官能团，改良孔隙结构和无机成分，从而提高它在修复环境污染的性能；然后综述了生物炭作为优良吸附剂或催化剂在用于抗生素废水的具体应用及其去除机理。最后指出生物炭虽被证明了具备去除水中各类抗生素的潜力，但在材料本身的优化以及工程抗生素废水应用中仍有一些需要填补的知识空白。     

生物炭基复合材料制备及其对水体特征污染物的吸附性能

以重金属、药物及个人护理品污染物（PPCPs）和氮磷氟等为代表的水体主要污染物脱除已成为水污染治理研究的重点。吸附法由于其具有操作简易、成本效益高等优势，在水污染治理方面应用广泛。相比于传统吸附材料，生物炭具有原材料丰富、比表面积大、成本低廉等优势，但其表面官能团的丰富度有限，经适当改性能够增加生物炭的吸附活性位，从而提高其吸附性能。本文根据改性剂类型、合成方法及合成的先后顺序，系统阐释了生物炭的改性方法及其复合体的理化特性；结合最新研究报道，在合成方法、吸附性能和机理方面归纳汇总了生物炭基复合材料在水体重金属、PPCPs和其他污染物中的吸附应用，并对生物炭基吸附剂再生与资源化利用的新理念及应用进行了概述，最后展望了生物炭基吸附剂有待深入研究的方面，并提出建设性的意见。     

Single and competitive adsorption affinity of heavy metals toward peanut shell-derived biochar and its mechanisms in aqueous systems

Converting peanut shells into biochar by pyrolysis was considered an environmentally friendly and efficient method for agricultural solid waste disposal. The properties of peanut shell-derived biochar (PBC) under different temperature and its adsorption capacity of heavy metals were investigated. It was found that PBC400 exhibited the highest cumulative capability for heavy metals elimination in single solute because of its high specific surface area and rich functional groups. Furthermore, the competitive adsorption revealed that PBC had a substantial difference in adsorption affinity from diverse heavy metal ions, sorption capacity decreased as Pb²⁺ > Cu²⁺ > Cd²⁺ > Ni²⁺ > Zn²⁺, which was lower than in a single solute. The adsorption process using selected biochar was optimized with respect to pH, reaction time, adsorbent dose, and initial concentration of heavy metals. The kinetic data was well fitted with PSO model, and the Langmuir model was adopted for adsorption equilibrium data in both cases of single solutes and mixed solutes for all heavy metals, which indicated that the removal course was primarily explained by monolayer adsorption, and chemical adsorption occupied an important role. Therefore, peanut shells derived biochar could be a potential and green adsorbent for wastewater treatment.     

生物质吸附材料对Cr(VI)的吸附还原研究进展

重金属污染是当今工业发展所面临的一个重要环境问题,传统处理含铬废水的方法具有工艺简单、操作方便等优点,但存在二次污染、处理成本高等问题。寻找成本低、去除效率高的重金属废水处理方法是当下研究的一个重要方向。本工作介绍了生物质吸附法对含铬废水的处理研究,简述了生物质材料在金属吸附回收领域的优势,分析了当前生物质吸附材料的研究内容和发展现状,归纳了目前常用的物理、化学改性方法,并详细介绍了改性生物质材料对Cr(VI)的吸附效果,然后根据吸附剂表面活性基团与吸附质之间相互作用的类型,分析总结了生物质吸附材料对Cr(VI)的四种吸附机理以及在吸附过程中氨基、羟基、硫醇等活性基团作为电子供体对Cr(VI)的还原机理。最后,从研究与应用的角度,对生物质吸附材料吸附还原Cr(VI)的未来研究方向做出展望。     

Application of biochar derived from rice straw for the removal of Th(IV) from aqueous solution

Biochar is increasingly used as a low-cost and effective adsorbent for heavy metals in wastewater. Herein, biochar pyrolyzed from rice straw was employed as an adsorbent for the removal of Th(IV) from aqueous solutions. The sorption of Th(IV) on biochar was strongly dependent on pH, but independent on ionic strength at pH < 6.4. The inner-sphere complexation dominated the sorption mechanism of Th(IV) on biochar. The competition for Th(IV) between aqueous or surface-adsorbed cations/anions and functional groups of biochar was pivotal for Th(IV) sorption. The thermodynamic data suggested that Th(IV) sorption was a spontaneous and endothermic process.     

基于生物炭强化有机固废好氧堆肥资源化的研究进展

好氧堆肥是实现有机固体废物无害化、稳定化以及资源化的有效手段。近年来，生物炭作为一种堆肥调理剂在优化堆肥环境参数、加速堆肥进程与提升堆肥品质等方面显示出广阔的前景。生物炭具有丰富的多孔结构和巨大的比表面积以及高效的持水能力、阳离子交换能力和吸附能力，这些性质对促进堆肥进程有巨大优势，比如强化微生物群落活性、促进有机物降解与腐殖质形成、减少臭气和温室气体排放、降低重金属和抗生素以及其他污染物的生物有效性等。本文综述了生物炭在不同类型有机废弃物好氧堆肥过程中的作用，总结了基于生物炭的强化手段在堆肥中的应用，并提出了生物炭未来研究的发展方向，旨在从功能材料方面优化好氧堆肥工艺，并为生物炭在好氧堆肥中的应用提供理论依据和数据支撑。     

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。     

海藻酸钠基吸附材料去除水中重金属离子的研究进展

重金属污染是当今工业发展所面临的一个重要环境问题之一,由于吸附法具有原材料来源广泛、价格低廉、可循环利用等特征,被认为是一种绿色环保的重金属离子去除方法。海藻酸钠是一种天然多糖,其表面存在大量对重金属离子吸附能力优良的羟基和羧基,目前已被广大科研人员用于实验室吸附材料的制备及研究。通过表面嫁接、交联等改性手段制备的海藻酸钠基吸附材料对重金属离子吸附容量大、去除彻底,拥有较好的工业应用前景。但由于海藻酸钠分子稳定性低、耐热性较差,目前在工业中尚无大规模应用。本工作综述了海藻酸钠基吸附材料的发展现状,介绍了海藻酸钠的结构特点和理化性质,分析了物理、化学改性的海藻酸钠去除重金属离子的吸附特性和影响因素,总结了这些材料对于重金属离子的吸附机理并指出当前研究在工业应用方面尚存的不足之处。在后续研究中,若能有效结合材料科学与环境科学的优势,制备出结构稳定、吸附性能优良的海藻酸钠基吸附材料,对于提升海藻酸钠及其他天然生物质材料的工业价值有重要意义。