生物质炭对水环境中有机污染物去除的研究进展

随着我国工业化水平的提高,大量有机污染物进入水体,导致水环境遭受破坏。生物质炭因比表面积大、孔隙结构发达、含氧官能团丰富等特性,对水体中有机污染物表现出良好的吸附性能。综述了近年来国内外生物质炭在水体有机污染物的吸附机理、影响因素、改性方法及对不同类型污染物的吸附应用等方面的研究进展,并对未来生物质炭对水环境中有机污染物去除的发展方向进行了探讨。     

β-环糊精改性梧桐叶基生物炭对水中镉离子的去除研究

制备了以梧桐叶为原料的生物炭(BC),并用戊二醛作为交联剂,将β-环糊精负载在梧桐叶基生物炭上制备β-环糊精改性生物炭(β-BC)。采用比表面积分析和红外光谱对生物炭进行表征分析,并将其用于吸附水中的镉离子(Cd²⁺),考察吸附时间、投加量、吸附剂用量和pH等不同因素对吸附性能的影响。实验结果表明,改性后的生物炭比表面积、总孔体积和平均孔径均稍有下降,β-BC对Cd²⁺的去除率高达99.2%,比BC高14%,且更快达到吸附平衡。此外,BC对Cd²⁺的吸附满足伪一级动力学方程模型,β-BC对Cd²⁺的吸附满足Elovich方程模型,而Freundlich等温吸附模型对BC和β-BC均有更好的拟合效果。     

废弃秸秆生物炭的制备及其在污水处理中的应用研究进展

结合国内外研究现状,对秸秆生物炭的制备原料、制备方法和改性途径进行了梳理,综述了秸秆生物炭对水体中有机染料、重金属离子、氮、磷、抗生素等污染物的吸附性能及吸附机理。针对现有研究中存在的不足,对生物炭结构和功能缺陷的改善、高稳定性和低生态风险生物炭的研制、高效低耗回收与再生、实际污水处理效能等未来研究方向进行了展望,以期为秸秆生物炭在污水处理领域的应用和发展提供有益参考。     

生物炭改性在催化应用上的研究

生物炭是从生物质中热解得到的一种中性富碳材料.它不仅是一种环境友好的吸附降解改良手段,还给碳捕获和碳储存提供了一种可行思路.重点介绍了生物炭的几种常用的改性方法,总结了其在有机无机污染物去除,多相催化,光催化和微生物燃料电池电极等方面的催化应用以及作用机制,提出了生物炭及其改性材料在催化挑战和实践中的困难,展望了未来的研究方向.     

氮掺杂生物炭吸附降解有机污染物的研究进展

生物炭是生物质热解和碳化后产生的高含碳物质.氮掺杂生物炭改善了生物炭的性能,使其在吸附降解有机污染物等方面的应用前景更为可观,引起了学者的广泛关注.而氮掺杂生物炭对有机污染物的吸附降解性能受多种因素影响,如生物炭的制备条件及其性质等.详细讨论了生物质原料和掺杂方式等因素对氮掺杂生物炭性质的影响,总结了氮掺杂生物炭吸附和降解有机污染物的影响因素及机理,并提出了氮掺杂生物炭的未来研究方向.     

β-环糊精改性磁性棕榈纤维生物炭高效去除水中Pb(Ⅱ)

为解决水体中重金属Pb（Ⅱ）污染,本文以棕榈纤维为原材料,通过化学共沉淀法制备得到β-环糊精磁性棕榈纤维生物炭（β-CD@PFMBC）用于高效去除水溶液中的Pb（Ⅱ）。通过FTIR、XRD、BET、SEM、Raman和VSM等手段对材料的结构和形貌进行了表征。通过单因素实验对Pb（Ⅱ）的吸附性能进行了分析,探究了吸附剂对Pb（Ⅱ）的吸附机制及回收利用性。结果表明：β-CD@PFMBC相比原始生物炭比表面积增加,表面官能团数量增多。拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型均能很好地描述对Pb（Ⅱ）的吸附过程,表明吸附过程为化学吸附和单层吸附。由Langmuir吸附等温线模型拟合得知,β-CD@PFMBC在303 K时最大理论吸附量为625.49 mg·g^-1,明显高于原始生物炭。热力学研究表明吸附反应是自发吸热过程。β-CD@PFMBC表面的含氧基团与Pb（Ⅱ）产生了表面络合和静电相互作用。5次循环解吸后,对Pb（Ⅱ）去除率仍能达到79%以上。以上结果表明β-CD@PFMBC对水溶液中Pb（Ⅱ）的去除具有一定的应用潜力。     

有序介孔炭合成、改性及其对汞离子的吸附性能

以有序介孔硅基材料(SBA-15)为模板,内烯酸低聚物为前驱物合成有序介孔结构的炭材料(OMC),并以化学方法将含氮基官能闭嫁接在有序介孔炭的表面.利用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),红外光谱(FT-IR),X射线衍射(XRD)和氮气吸附-脱附(BET)对介孔炭进行表征.结果表明:表面改性后有序介孔炭的结构发生一定变化,但孔道特征仍保持二维六方有序性.合成的有序介孔炭及经乙二胺表而改性后胺化有序介孔炭的比表而积、平均介孔直径、平均孔容积分别为607 m2/g,4.1 nm,0.62 cm3/g和558 m2/g,3.8 nm,0.58cm3/g.对有序介孔炭及改性有序介孔炭进行的汞吸附实验,发现表面改性前后有序介孔炭对Hg(II)的吸附性能发生显著变化.嫁接胺基功能团后,其吸附容量增加一倍,表明胺基改性的OMC对汞有亲和作用.     

改性浒苔生物炭吸附水溶液体系中的Cd2+

本研究运用NaOH浸渍法和合成硅源方法,采用NaOH和TMT-102(一种商用重金属捕捉剂)改性浒苔生物炭,研究两种改性产物NaOH-BC和TMT-BC的Cd2+吸附效果.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、Brunauer-Emmett-Teller法(BET)测定比表面积等手段进行表征,探究了吸附时间、初始Cd2+浓度、吸附剂投加量、初始溶液pH值、吸附温度、共存离子等因素对改性生物炭的Cd2+吸附影响.结果显示未改性的生物炭表面光滑,NaOH-BC表面未见有明显的腐蚀痕迹,TMT-BC表面呈密集雪花状,且吸附后的两种改性生物炭比表面积相对于吸附前减小;改性和吸附处理后,生物炭的衍射峰位置发生了变化;改性浒苔生物炭的吸附属于均匀的单层化学吸附;在吸附300 min,初始Cd2+浓度为15 mg·L-1,初始溶液pH值为6、吸附剂用量为0.8 g·L-1的条件下,上述两种改性生物炭对Cd2+的最大吸附量分别为1.21和7.23 mg·g-1.TMT-102负载改性法可有效提高浒苔生物炭吸附Cd2+效果.     

磷酸改性生物炭对包装印刷废水的处理效果

目的用磷酸改性生物炭对包装印刷废水处理,寻找秸秆生物质优化利用新途径。方法生物炭用磷酸改性,通过正交实验找到制备磷酸改性生物炭的最佳工艺条件,并用最佳工艺条件制备磷酸改性生物炭用于处理包装印刷废水;研究磷酸改性生物炭添加量、吸附时间、pH值对包装印刷废水的吸附量、COD去除率和脱色率的影响,结果磷酸对生物炭改性的最佳工艺条件:改性时间为4h,磷酸体积分数为40%,改性温度40℃;磷酸改性生物炭处理包装印刷废水的最佳工艺条件:吸附时间为60 min,pH值为8,磷酸改性生物炭质量浓度为0.3 g/L。结论通过用磷酸来对生物炭改性以提高其对污染物的吸附能力,可用于吸附包装印刷废水中的污染物,用于包装印刷废水的初步处理。     

生物炭及其复合材料活化过硫酸盐研究进展

以硫酸根自由基(SO^-₄·)为基础的高级氧化工艺被公认为是降解有机废水的有效方法之一。作为一种经济、易得的含碳材料,生物炭已逐渐应用于高级氧化领域。生物炭及其复合材料活化过硫酸盐已成为一种较有前景的有机污染物降解体系。本文分析了用于过硫酸盐活化的不同典型生物炭基催化剂最新研究进展,包括原始生物炭、过渡金属负载生物炭、非金属掺杂生物炭、金属与非金属共掺杂生物炭等。总结了其合成方法和理化性质,并分别讨论了生物炭基催化剂对过硫酸盐的活化性能与机理,以及该体系对有机污染物的降解机理。最后根据现有研究进展,分别从不同生物质来源、金属非金属共同改性生物炭技术以及降解过程中生态毒性动态变化等角度,针对降解机制探索、潜在催化剂开发和实际催化系统应用等方面,对生物炭及其复合材料进行了相关讨论并提出建议。     

铁改性生物炭对啤酒废水厌氧消化产甲烷的促进作用研究

啤酒生产过程中产生的大量高COD废水必需经过有效处理,达到标准后才能排放或二次循环利用。本研究以固体废弃物杨木木屑作为原料,经过载铁改性后,在550 ℃条件下热解,制备了铁改性生物炭(Fe/C)和未改性生物炭(BC),研究了它们对啤酒废水厌氧消化产甲烷的影响。实验结果表明,BC和Fe/C能够明显将产甲烷迟滞期缩短33%。BC和Fe/C的产甲烷对数期分别为40 h和14 h,虽然BC产气对数期比Fe/C长,但Fe/C在对数期的产甲烷速率明显高于BC,因此Fe/C的甲烷产量明显高于BC的甲烷产量。经过48 h厌氧消化后,对比空白组,Fe/C和BC的最大产气量分别提高了81.36%和70.28%,说明Fe/C和BC能够明显促进啤酒废水产甲烷。傅里叶红外转换光谱(FT-IR)表明,BC和Fe/C中脂肪烃官能团在厌氧消化前后发生明显偏移,同时生物炭对微生物具有吸附作用。XRD谱中,厌氧消化前后BC中无机相对应的峰位减弱,说明厌氧消化过程中生物炭中灰分溶出,这可能是BC对厌氧消化过程有促进作用的原因。Fe/C中铁氧化物等无机组分的存在,促进了厌氧消化过程。     

生物炭及其复合材料吸附重金属离子的研究进展

生物炭作为废弃生物质在缺氧条件下热解得到的固态产物,由于其表面具有丰富的官能团及较强的吸附性能等优点而被广泛应用到重金属废水处理。近年来,众多学者将生物炭与其他材料通过物理、化学方法结合,制备出对重金属离子具有优良吸附性能的生物炭复合材料。首先介绍了生物炭及其复合材料的制备方法和基本特性,其次考察了生物炭及其复合材料对重金属离子的吸附效果及影响因素,最后阐述了生物炭及其复合材料吸附重金属离子的机制,并对生物炭及其复合材料处理重金属离子的发展方向进行了展望。     

球磨-碱活化改性椰壳生物炭对恩诺沙星吸附性能

为了高效吸附水中的恩诺沙星(EFA),本文通过球磨法和KOH活化对椰壳进行改性制备椰壳生物炭(BM-KOH-BC),并在吸附EFA方面进行深入研究。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线衍射等方法对BM-KOH-BC进行表征,结果揭示了KOH活化和球磨改性显著提高了BM-KOH-BC的孔隙结构和比表面积。在优化条件下(初始EFA浓度为80 mg·L⁻¹时,在pH值为7,温度为25℃,吸附剂剂量为0.14 g·mg·L⁻¹,搅拌速度为200 r/min、接触时间为35 h的条件下,BM-KOH-BC表现出良好的吸附性能,去除率达77.4%,最大吸附容量为481.1 mg·g⁻¹。吸附过程符合二级动力学模型和Freundlich等温线模型。此外,BM-KOH-BC在5次吸附-解吸循环后仍保持高效的EFA去除率。这一低成本、高效吸附和可循环利用的特性使BM-KOH-BC在处理水体中的EFA方面展现出潜在的应用前景。     

生物炭改性聚丙烯酸酯包膜控释肥料的研制

选用生物炭并结合氮丙啶及三聚氰胺对水基聚丙烯酸酯乳液GA-1711进行改性,以获取肥料包衣控释材料。测定了各改性材料溶胀度和力学性质,并对改性材料的表面形态和结构组成等进行了表征,在此基础上研制了包膜控释肥料,进而测定了其养分累积释放率。结果表明,不同材料改性的乳液效果显著,生物炭与氮丙啶交联剂耦合改性模型膜强度增加,延长了包膜肥料控释期,而三聚氰胺改性增强了模型膜的强度,却缩短了包膜肥料的控释期。氮丙啶与生物炭耦合改性聚丙烯酸酯乳液在水基包衣控释肥料中具有广阔的应用前景。     

炭泡沫的最新研究进展

以不同原料为主线,综述了炭泡沫制备技术的最新研究成果,并概述了炭泡沫改性及发泡机理方面取得的进展,同时对炭泡沫的应用情况进行总结。目前炭泡沫的研究热点主要集中在炭泡沫低成本制备技术、炭泡沫制备过程参数调控以及改性方法对炭泡沫性能的影响等方面。提出了整体炭泡沫制备技术存在的问题及改进思路。     

生物炭及其复合材料活化过硫酸盐研究进展EI北大核心

以硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)为基础的高级氧化工艺被公认为是降解有机废水的有效方法之一。作为一种经济、易得的含碳材料,生物炭已逐渐应用于高级氧化领域。生物炭及其复合材料活化过硫酸盐已成为一种较有前景的有机污染物降解体系。本文分析了用于过硫酸盐活化的不同典型生物炭基催化剂最新研究进展,包括原始生物炭、过渡金属负载生物炭、非金属掺杂生物炭、金属与非金属共掺杂生物炭等。总结了其合成方法和理化性质,并分别讨论了生物炭基催化剂对过硫酸盐的活化性能与机理,以及该体系对有机污染物的降解机理。最后根据现有研究进展,分别从不同生物质来源、金属非金属共同改性生物炭技术以及降解过程中生态毒性动态变化等角度,针对降解机制探索、潜在催化剂开发和实际催化系统应用等方面,对生物炭及其复合材料进行了相关讨论并提出建议。     

PEI功能化多孔生物炭对水中V(Ⅴ)的吸附研究

针对水体钒污染现象,以经磷酸浸渍的马缨丹为原料制备多孔生物炭后负载聚乙烯亚胺(PEI),得到PEI功能化多孔生物炭(PBC)。采用BET、扫描电镜(SEM)、EDS能谱和红外光谱(FT-IR)进行表征,并探究其对水中钒离子[V(Ⅴ)]的吸附。结果表明：PBC具有丰富的孔隙结构及表面官能团,比表面积和孔容分别为原始炭(LBC)的5.87倍和12.33倍;PBC和LBC对V(Ⅴ)的饱和吸附量分别为147.47mg/g和4.98mg/g; PBC对V(Ⅴ)的吸附行为符合Langmuir模型和拟二级动力学模型,可选择性高效吸附水中V(Ⅴ)并循环再生利用。PBC对V(Ⅴ)的吸附机理以静电作用、多孔吸附、络合及还原作用为主。