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。     

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。     

矿物肥复配生物炭对镉吸附和土壤镉钝化特征

为查明钾硅钙矿物肥料复配稻壳生物炭对Cd2+的吸附和土壤镉钝化特征,本研究用二者进行了吸附和淋滤实验.实验表明:钾硅钙矿物肥料和稻壳生物炭对Cd2+理论最大吸附量分别为20.21 mg/g和6.72 mg/g,其余配比则介于二者之间;所有实验组都遵循Langmuir模型;生物炭遵循伪一级动力学模型,其余组合皆遵循伪二级...     

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。     

核桃青皮生物炭对Cd2+的吸附效应分析

以核桃青皮为原料,分别在300、500、700℃条件下限氧热解制备核桃青皮生物炭,标记为WP300、WP500和WP700,并应用于溶液中Cd²⁺的吸附,筛选出吸附效果最佳的生物炭材料;研究生物炭投加量、溶液pH、Cd²⁺初始浓度对生物炭吸附效应的影响;并结合吸附动力学和等温吸附模型探讨核桃青皮生物炭对Cd²⁺的吸附过程和作用机制。结果表明,500℃下制备的核桃青皮生物炭(WP500)比表面积最大,对Cd²⁺的吸附效果最佳;当Cd²⁺的初始质量浓度为100 mg/L,WP500的最佳投加量为1.9 g/L;在pH为1～8,pH的升高使得WP500对Cd²⁺的去除率提高;温度为303.15 K时,WP500对Cd²⁺的吸附效果最好,对Cd²⁺的理论吸附量为99.994 mg/g;WP500对Cd²⁺的吸附符合Langmuir模型,对Cd²⁺的吸附动力学更符合准二级动力学模...     

水葫芦对水溶液中Cu2+和Pb2+的吸附研究

采用水葫芦作为生物吸附剂去除溶液中的Cu2+和Pb2+,针对pH、吸附剂投加量、重金属初始含量、温度及吸附时间等影响吸附的主要因素进行了实验研究,探讨了等温吸附、吸附热力学及动力学。结果表明,pH是影响吸附效果的重要因素,在pH为2~6时,随着pH的增加,重金属离子的去除率也相应的升高。水葫芦对Cu2+和Pb2+的吸附速度很快,80min左右即可达到平衡,吸附过程符合准2级动力学模型;利用Langmuir等温方程拟合得到水葫芦对Cu2+和Pb2+的最大吸附量分别为26.39、81.63mg/g;吸附热力学参数ΔG、ΔH均小于0,表明吸附是一个自发放热的过程。经3次解吸后,水葫芦仍然保持着较高的吸附性能,在重金属废水处理方面有很好的应用前景。     

固定化蟹壳生物炭制备及吸附Pb2+的研究

以废弃的蟹壳为原料制备蟹壳生物炭(BC),采用海藻酸钠固定制备复合凝胶球。结合成球形态和对Pb²⁺的去除率发现,在BC与海藻酸钠质量比为1∶2的条件下制备的蟹壳生物炭-海藻酸钠凝胶球(BC-SA)的性能最佳。探究了影响BC-SA吸附Pb²⁺的因素及其再生能力,通过扫描电镜和傅里叶红外光谱仪对未添加BC的凝胶球和吸附Pb²⁺前后的BC-SA进行表征。结果表明,Pb²⁺溶液初始pH、BC-SA投加量、Pb²⁺初始浓度和反应时间都会对BC-SA吸附Pb²⁺产生显著影响。吸附过程符合拟二级动力学模型,表明吸附以化学吸附为主,Langmuir等温线可以更好地拟合实验数据,Pb²⁺最大去除率为91.06%。再生结果表明,经5次解吸-吸附循环后,BC-SA对Pb²⁺的去除率为82%,展现出良好的可重复利用性。BC得以成功地固定且BC-SA表面的羟基和羧基与Pb²⁺之间发生了官能团的络合作用。     

生物炭吸附溶液中Pb2+的定性及定量研究

由木质纤维素类生物质经过热解制得的生物炭能够高效地吸附污水中的重金属离子,将其作为Pb²⁺吸附剂,具有广阔的应用前景。本文以松木与大豆秸秆为原料,分别在400、600、800℃下制备了生物炭,考察了其理化特性与吸附性能之间的关系,并对各吸附机制的相对贡献进行了定性及定量分析。研究结果表明：大豆秸秆生物炭的吸附性能(最大吸附容量分别为209.35、180.62和226.64 mg·g^-1)远优于松木生物炭的(4.62、12.02和23.47 mg·g^-1)。6种生物炭对Pb²⁺的吸附过程都符合Langmuir模型和拟二级动力学模型,以化学吸附为主,受物理微观结构的影响较小。阳离子交换在生物炭吸附Pb²⁺过程中占据重要作用,其中Ca²⁺的交换能力最强。Pb²⁺在生物炭表面的矿物沉淀主要为水白铅矿和碳酸铅。矿物质沉淀(贡献占比21.9%～76.8%)和阳离子交换(18.1%～72.5%)是大豆秸秆炭和松木炭对Pb²⁺的...     

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。     

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。     

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。     

乙酸锌改性稻壳生物炭电容及电吸附Cu2+性能

以稻壳为原料制备生物炭(稻壳炭),利用不同浓度的乙酸锌对稻壳炭改性,制得产物分别命名为稻壳生物炭(RHC)和改性稻壳生物炭(MRHC)。通过SEM、BET、XRD对制备的生物炭理化特性进行表征。将RHC和MRHC制成电极,测试其电化学性能。结果表明,MRHC孔隙结构丰富,比表面积较大,且锌以颗粒状氧化物形式存在于生物炭表面。与RHC相比,MRHC电极比电容大大提高,电阻显著减小,循环性能和倍率性能均有提升。MRHC-0.3(乙酸锌浓度为0.3 mol/L时的MRHC)比表面积为495 m²/g,孔容为0.214 cm³/g,该电极在2 A/g下充放电2000次后,其比电容保持率为92.16%。电极在0.9 V、p H为5、Cu²⁺初始质量浓度为100 mg/L条件下,MRHC-0.3对Cu²⁺的电吸附效果最好,吸附量为9.57 mg/g。在0.9 V、pH为5、200 mL Cu²⁺初始质量浓度为50 mg/L的条件下,去除率可达63.82%。     

KOH改性生物炭修复As污染土壤的最佳环境条件研究

基于调控环境因子来探寻KOH改性生物炭在最适环境条件下对As污染土壤的修复效果。结果表明:KOH改性生物炭修复土壤中总砷的最适pH=7.5;适含水率为20%～25%;最适温度为20℃～30℃;最适有机质含量为16g/kg～28g/kg;最适全氮含量为0.85g/kg～1.25g/kg。     

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。     

改性硅藻土吸附废水中Cd2+的动力学研究

用十二烷基磺酸钠对天然硅藻土进行改性,改性后硅藻土的吸附效果明显优于天然硅藻土,吸附量由4.973mg/g增加到17.045mg/g。通过静态吸附实验探讨了改性硅藻土对废水中Cd2+的吸附主要影响因素和动力学。在本实验条件下,吸附量随温度与Cd2+浓度的增加而增加,但随改性硅藻土用量的增加而减少。在pH值为3～6时,吸附量随pH值的增加而增加。吸附动力学符合Lagergren准二级方程。     

磁性水葫芦改性壳聚糖对Cd2+的吸附研究

研究磁性水葫芦改性壳聚糖,利用戊二醛交联制得改性壳聚糖吸附剂。测得改性壳聚糖吸附剂的比表面积、孔隙体积和平均空隙大小较壳聚糖有较大提高,Zeta电位由54.6 mV降低到-12.5 mV,表明改性壳聚糖的吸附能力大大提高。并利用红外光谱进行结构表征。研究吸附剂用量、吸附温度、吸附时间对Cd²⁺吸附性能的影响,确定最佳吸附条件为：吸附剂用量1.0 g、吸附温度50℃、吸附时间60 min,Cd²⁺去除率达到92.90%以上;改性壳聚糖与原壳聚糖相比,Cd²⁺去除率增加超过一倍,表明改性壳聚糖具有较高吸附性能。     

铁基生物炭改良沉积物对水中Cu2+的吸附研究

利用铁基生物炭(MBC)改良原始沉积物得到改良沉积物,考察改良沉积物对Cu²⁺的吸附性能、动力学过程和影响因素。结果表明,改良沉积物对Cu²⁺有优异的吸附性能。MBC的投加量为50 mg/g时,Cu²⁺的去除率为88%,明显高于原始沉积物的去除效果。吸附Cu²⁺的过程遵循Langmuir吸附模型和拟二级动力学吸附模型,表明该过程以单层吸附和化学吸附为主。当pH为5、盐度为10 mg/L时,改良沉积物对Cu²⁺的最大吸附量为70.02 mg/g。在盐度分别50、100和1 500 mg/L时,改良沉积物对Cu²⁺的吸附量分别为65.28、56.07和25.34 mg/g,表明在高盐度下改良沉积物对Cu²⁺的吸附性能减弱。研究结果表明,MBC作为一种绿色经济的改良剂在改善原始沉积物的吸附性能方面具有良好的应用前景。     

生物炭在土壤中对磷吸附热力学影响

生物炭在提高土壤对磷吸附效率和吸附量方面具有重要作用。本论文以花生、香菇和秸秆为生物炭原材料,通过实验研究了不同原料的生物炭对土壤吸附磷的效果的影响,进行了吸附热力学的分析,研究结果表明：在添加不同投加量香菇生物炭的土壤中,生物炭投加量越大,对磷的吸附效果越高。可以用Freundich方程描述添加香菇生物炭的土壤对吸附磷的热力学过程。在添加三种不同原料的生物炭到土壤对磷的吸附实验中,三者都明显比空白土壤吸附效果强,添加水稻秸秆生物炭的土壤吸附自发性最好。     

改性小麦秸秆对水中Cd2+吸附的研究

在微波辐射条件下,用ZnCl2改性小麦秸秆制备吸附剂处理含Cd2+废水,研究了吸附剂投加量、初始pH、吸附时间、温度对水溶液中Cd2+的去除率与吸附量的影响;通过动力学、热力学模型拟合、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)分析,探讨其吸附机理。结果表明,改性小麦秸秆是一种具有潜在利用价值的Cd2+吸附剂,在投加量为4 g/L、初始pH为6,温度为298 K条件下处理100 mg/L的Cd2+废水,去除率达92.11%,吸附量为22.33 mg/g,吸附达到平衡的时间约为120 min;吸附动力学可以用准2级动力学方程描述;等温吸附模型符合Langmuir方程,293、303、313K温度条件下的饱和吸附量分别可达61.31、63.74和66.83 mg/g;结合SEM和FTIR谱图分析推断,改性小麦秸秆吸附Cd2+主要发生在吸附剂表层,吸附过程以化学吸附为主。