热解温度对松树锯末炭吸附硝基苯酚的响应研究

在300～700℃下制备松树锯末生物炭(PC300、PC400、PC500、PC600和PC700),对其进行表征并考察了其吸附对硝基苯酚(PNP)的特性。结果表明,随着热解温度升高,生物炭表面结构更复杂,芳香性增强,极性减弱。碱性条件下,溶液pH对吸附量影响较大。准2级动力学和Langmuir等温模型能更好描述PNP在低温生物炭(PC300、PC400)上的吸附,高温生物炭(PC500、PC600、PC700)吸附PNP更符合Elovich动力学模型和Freundlich等温模型。生物炭吸附PNP的速率受液膜扩散和颗粒内扩散控制,低温生物炭上的吸附以静电作用为主,高温生物炭上的吸附以氢键和π-π相互作用为主。PNP在PC700上的动态吸附适合用Thomas模型描述,动态吸附量达135.8 mg/g。热解温度对松树锯末生物炭的理化性质及其吸附过程、机理均有一定影响。     

不同制备温度下水生植物生物炭吸附Cd~(2+)研究

选用水生植物为生物质原料在不同热解温度下(300、500、700℃)制备生物炭,分析3种生物炭理化性质差异,研究吸附影响因子对生物炭吸附Cd~(2+)的影响以及吸附机理。结果表明,随着热解温度的升高,官能团数量减少,灰分增加,pH增大。3种生物炭的吸附过程可用Langmuir等温线较好的拟合,饱和吸附量B500B700B300。吸附动力学过程符合准2级动力学方程,说明以化学吸附为主。pH在2～6时,生物炭的吸附量随pH增加而增大。随着投加量的增加平衡吸附量减小,去除率增大。水生植物生物炭去除Cd~(2+)的机理可能是阳离子-π作用、离子交换、沉淀、络合反应。水生植物生物炭是一种能有效去除水中Cd~(2+)的吸附剂。     

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...     

沼渣生物炭的制备及资源化利用研究进展

沼渣是生物质经厌氧消化后产生的固体残渣，也是具有较大应用潜力的二次资源。与填埋、焚烧等传统沼渣处理工艺相比，使用热化学法处理废弃生物质沼渣可更好地实现沼渣中有机物的固定，且制备得到的沼渣生物炭结构稳定、性能优良，能被广泛应用于污染物吸附、催化降解、土壤修复等诸多领域。本文归纳总结了国内外常见的沼渣生物炭制备技术和改性方法，重点介绍了沼渣生物炭的结构、元素组成和理化性质。同时，汇总了现阶段沼渣生物炭的主要资源化应用途径，并对未来沼渣生物炭资源利用的发展方向进行了展望。     

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。     

污泥生物炭对水中对氯硝基苯的吸附性能研究

对氯硝基苯(p-CNB)是一种难降解的有机污染物,具有“三致”效应。对污泥制备污泥生物炭吸附p-CNB模拟废水进行了研究,探究了污泥生物炭热解温度、污泥生物炭投加量、模拟废水初始pH、水中常见阴阳离子、腐殖酸以及污泥生物炭重复使用次数对p-CNB吸附的影响,并探究了吸附动力学、吸附等温线和吸附机理。结果表明,污泥生物炭对p-CNB有较好的吸附去除效果和循环使用性;初始pH和水中常见阴阳离子对WB700吸附p-CNB几乎没有影响,但随着腐殖酸浓度的增加,去除率逐渐降低;WB700对p-CNB的吸附符合准二级吸附动力学和Langmuir模型,吸附机理主要为氢键和π-πEDA互相作用。     

原料种类和热解温度对生物炭吸附Cd2+的影响

以稻秆（RS）、稻壳（RH）、木屑（SD）为原料，在小型流化床实验台上制备生物炭，分析了原料种类和热解温度（400℃、500℃、600℃）对生物炭理化性质及吸附Cd²⁺性能的影响规律，并定性和定量分析了吸附过程中的作用机制。实验结果表明：准二级动力学方程和Langmuir方程能够较好地描述生物炭样品对Cd²⁺的吸附过程。生物炭RS500的平衡吸附量达到30.19mg/g，远远高于生物炭SD500，其中无机矿物的离子交换和沉淀反应吸附贡献值为24.95mg/g，是主导吸附机制；而生物炭SD500吸附Cd²⁺过程中，无机矿物和π键的贡献百分比分别为49.70%和38.21%。随着热解温度的升高，生物炭吸附Cd²⁺过程中含氧官能团的络合反应不断削弱而Cd²⁺-π键作用不断增强；稻秆炭和稻壳炭中无机矿物的吸附贡献值则呈先上升后下降的趋势，并在500℃热解温度下达到最大值。生物炭样品吸附Cd²⁺的作用机制中，离子交换和沉淀反应占比最大，Cd²⁺-π键作用次之，络合反应最小。     

水葫芦生物质炭的制备与染料吸附性能研究

以水葫芦为原料,采用限氧升温热解的方法制备了水葫芦生物质炭,研究热解温度对生物质炭理化结构与染料吸附性能的影响。结果表明,通过SEM、XRD、BET表征可以看出,在一定温度范围内,随温度升高生物质炭比表面积越大,孔隙结构越发达。当热解温度为500℃,生物质炭会有更多的含氧官能团以及较好的孔隙结构。随着热解温度的升高,生物质炭对染料吸附量先增加后有所降低,生物质炭对阳离子染料亚甲基蓝能达到更好的吸附效果,刚果红次之,甲基蓝的吸附效果一般。     

水葫芦生物质炭的制备与染料吸附性能研究

以水葫芦为原料,采用限氧升温热解的方法制备了水葫芦生物质炭,研究热解温度对生物质炭理化结构与染料吸附性能的影响。结果表明,通过SEM、XRD、BET表征可以看出,在一定温度范围内,随温度升高生物质炭比表面积越大,孔隙结构越发达。当热解温度为500℃,生物质炭会有更多的含氧官能团以及较好的孔隙结构。随着热解温度的升高,生物质炭对染料吸附量先增加后有所降低,生物质炭对阳离子染料亚甲基蓝能达到更好的吸附效果,刚果红次之,甲基蓝的吸附效果一般。     

热解温度和生物质类型对生物炭吸附U(Ⅵ)性能的影响

以稻壳、竹子和杉木屑为原料,分别在不同热解温度下热解制备生物炭(DBC、ZBC和MBC)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)表征其理化性质,并通过批量吸附实验研究生物炭对U(Ⅵ)的吸附特性与机理。结果表明:随着热解温度升高,3种生物炭pH值和灰分增加,产率下降,且ZBC与DBC表面更加粗糙,孔状形貌更加明显,芳香结构趋于完善,含氧官能团减少,无机元素占比增加,碳纤维结晶度降低;准二级吸附动力学模型能更好地拟合3种生物炭吸附U(Ⅵ)的过程(R_2~20.96),在25℃、pH值4、固液比为1∶1(g∶L)的条件下3 h可达到吸附平衡;3种生物炭的吸附等温线拟合更符合Langmuir模型,以化学吸附为主,ZBC700对U(Ⅵ)的理论最大吸附量为18.55 mg/g;随着热解温度的升高,ZBC和DBC吸附U(Ⅵ)的能力增强,阳离子-π和离子交换作用贡献增加。MBC吸附U(Ⅵ)的能力与热解温度关系不明显,相同热解温度,ZBC和DBC的吸附量高于MBC。     

稻壳生物炭对水中萘的吸附特性研究

以稻壳为生物质原料,在管式炉中氮气氛围下分别于300,500,700℃及在马弗炉中限氧500℃下热解制备生物炭(生物炭依次表示为G300、G500、G700和M500),采用批量吸附实验研究四种生物炭对萘的吸附特性,并结合扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析等方法,探讨温度和气氛条件对生物炭吸附萘的影响。结果表明,稻壳生物炭对萘的吸附动力学曲线符合伪二级动力学模型,在24 h内皆达到吸附平衡,平衡吸附量分别为3.299,4.815,4.251,4.756 mg/g,等温吸附曲线可以用Freundlich模型较好地拟合,吸附容量从大到小为G500>M500>G700>G300。4种稻壳生物炭都具有不同程度的管道和表面隆起,管道形状和数量以及表面形态存在较大差异。红外光谱结果有较大的相似性,但是随着温度的升高,—OH、—CH_2、CH_3、C=C和C=O等官能团强度减弱或者逐渐消失,而另外一些官能团如芳烃化合物C—H、C—OH、C—O—C、COO^-等官能团的强度则增加。     

稻壳生物炭对水中萘的吸附特性研究

以稻壳为生物质原料,在管式炉中氮气氛围下分别于300,500,700℃及在马弗炉中限氧500℃下热解制备生物炭(生物炭依次表示为G300、G500、G700和M500),采用批量吸附实验研究四种生物炭对萘的吸附特性,并结合扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析等方法,探讨温度和气氛条件对生物炭吸附萘的影响。结果表明,稻壳生物炭对萘的吸附动力学曲线符合伪二级动力学模型,在24 h内皆达到吸附平衡,平衡吸附量分别为3.299,4.815,4.251,4.756 mg/g,等温吸附曲线可以用Freundlich模型较好地拟合,吸附容量从大到小为G500M500G700G300。4种稻壳生物炭都具有不同程度的管道和表面隆起,管道形状和数量以及表面形态存在较大差异。红外光谱结果有较大的相似性,但是随着温度的升高,—OH、—CH_2、CH_3、C=C和C=O等官能团强度减弱或者逐渐消失,而另外一些官能团如芳烃化合物C—H、C—OH、C—O—C、COO~-等官能团的强度则增加。     

热解温度和生物质类型对生物炭吸附U(Ⅵ)性能的影响

以稻壳、竹子和杉木屑为原料,分别在不同热解温度下热解制备生物炭（DBC、ZBC和MBC）。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDS）和X射线衍射（XRD）表征其理化性质,并通过批量吸附实验研究生物炭对U（VI）的吸附特性与机理。结果表明：随着热解温度升高,3种生物炭pH值和灰分增加,产率下降,且ZBC与DBC表面更加粗糙,孔状形貌更加明显,芳香结构趋于完善,含氧官能团减少,无机元素占比增加,碳纤维结晶度降低;准二级吸附动力学模型能更好地拟合3种生物炭吸附U（VI）的过程（R₂²>0.96）,在25℃、pH值4、固液比为1：1（g：L）的条件下3 h可达到吸附平衡;3种生物炭的吸附等温线拟合更符合Langmuir模型,以化学吸附为主,ZBC700对U（VI）的理论最大吸附量为18.55 mg/g;随着热解温度的升高,ZBC和DBC吸附U（VI）的能力增强,阳离子-π和离子交换作用贡献增加。MBC吸附U（VI）的能力与热解温度关系不明显,相同热解温度,ZBC和DBC的吸附量高于MBC。     

海藻生物炭对水溶液中甲基橙的吸附效果与机制

以褐藻为原料制备海藻生物炭吸附剂对其物化性质进行了表征,分析了影响甲基橙(MO)吸附的因素。结果表明,海藻生物炭优化热解温度是700℃,KOH为改性剂,浸渍比(改性剂与生物炭的质量比)为3:1,热解时间270 min,在此条件下制备的生物炭比表面积为340.1 m~2/g,平均孔径2.698 nm,具有良好的MO去除效果。当MO的质量浓度为100 mg/L,添加量为20 mg,吸附时间270 min,MO的去除率为97.24%。吸附等温线数据拟合符合Langmuir模型,吸附动力学数据拟合符合准1级动力学模型,说明吸附以物理吸附为主、化学吸附为辅。因此,以褐藻生物质为原料制备的生物炭可作为吸附剂,并应用于水体中有机染料类污染物的治理。     

温度对澳洲坚果壳生物炭特性影响

以澳洲坚果壳为原料,利用固定床反应器在温度200～700℃制备生物炭,利用元素分析、工业分析、质量产率、能量产率、高位热值、SEM、FTIR分析特性,采用TG分析燃烧特性。结果表明,热解温度升高,生物炭质量产率、能量产率下降,热值增加,700℃时热值达29.16 MJ/kg;生物炭C含量增大,O含量减少,H/O、C/O下降;温度越高,脱水、脱羧、脱甲基越剧烈,生物炭中的—OH、—CH、■等官能团强度降低。SEM可见生物炭表面结构变光滑,有孔隙结构;燃烧特性分析表明,澳洲坚果壳生物炭着火温度、燃尽温度随生物炭制备温度的增加逐渐升高,综合燃烧特性指数逐渐下降,燃烧曲线向高温区转移。     

甘蔗渣生物炭对典型抗生素的去除机理研究

利用马弗炉和管式炉制备了两种类型的甘蔗渣生物炭,并将其应用于水溶液中有机物磺胺甲恶唑（SMZ）和环丙沙星（CIP）的吸附去除研究。筛选出吸附性能最优的马弗炉制备生物炭（MBC-500）。利用SEM、BET、FTIR和XRD等技术对MBC-500其进行了表征分析。考察了pH、溶质剂量、抗生素溶液浓度、吸附时间、温度等因素对吸附容量的影响。利用吸附等温线、吸附动力学和热力学对吸附机理进行了探讨。结果表明,静电作用、氢键作用、铁氧化物表面络合作用和π-πEDA作用是MBC-500吸附两种抗生素的主要机理。     

不同热解温度生物炭对溶液中镉的吸附性能研究

以玉米秸秆、枫杨树枝、花生壳为生物质材料,分别在450、550、650℃下,对3种生物质材料进行厌氧热解制备了9种生物炭,对溶液中的Cd2+进行吸附试验,研究了pH、生物炭投加量、吸附时间和Cd2+初始质量浓度对Cd2+吸附效果的影响。结果表明,吸附过程与Langmuir、Freundlich和准一级动力学方程拟合的相关性较好。pH对吸附的影响较大,吸附率与生物炭的投加量呈正比,650℃制备的3种生物炭的吸附能力更强,花生壳生物炭对溶液中的Cd2+具有更好的吸附能力。     

稻秸秆提取腐植酸残渣基生物炭的制备及其对水体中Cr(Ⅵ)吸附性能研究

以稻秸秆提取腐植酸残渣(ER)与工业尾矿渣(TR)为原料进行共热解制备出一种生物炭,并将其应用于含Cr(Ⅵ)废水的吸附。对主要热解及吸附因素进行了分析,并对吸附机理进行了初步探究。结果表明,生物炭的最佳热解及吸附条件为700℃、ER∶TR=2∶1、投加量为1 g/L、pH=2。在此条件下,当Cr(Ⅵ)初始浓度<30 mg/L,Cr(Ⅵ)去除率在5 min时即可达99%。生物炭的吸附过程符合Langmuir等温线方程,饱和吸附量为27.05 mg/g;准二级动力学方程能更好地反映生物炭的吸附过程,吸附以化学吸附为主。Cr(Ⅵ)首先在静电作用下吸附在生物炭表面,然后Cr(Ⅵ)在生物炭表面被单质碳或溶液中的H⁺还原为Cr(Ⅲ),最后Cr(Ⅲ)在生物炭表面与官能团络合。     

辣椒秸秆生物炭对考马斯亮蓝染料的吸附性能研究

研究了不同热解温度下以辣椒秸秆为原材料制备的生物炭对水中考马斯亮蓝(CBB)染料的吸附特性,并对生物炭进行表征.结果表明,热解温度为700℃,烧制2 h下制备的辣椒秸秆生物炭对考马斯亮蓝的去除效果最好.在生物炭投加量为3 g/L,考马斯亮蓝染料初始质量浓度为50 mg/L,溶液pH为5,反应温度为25℃的条件下,吸附在120 min左右达到平衡,去除率可达92.66％,最大吸附量为20.51 mg/g.该吸附过程为单层吸附,符合伪二级动力学.辣椒秸秆生物炭可以有效去除水中的考马斯亮蓝染料.     

油菜秸秆生物炭对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

以油菜秸秆为原料,采用限氧热解法在300℃、500℃、700℃条件下分别制备了油菜秸秆生物炭RSB300、RSB500、RSB700,对其元素组成、表面形貌、官能团分布等理化性质进行了表征,并研究了其对水中亚甲基蓝（MB）染料的吸附性能及机理。结果表明,随着热解温度的提高,RSB的碳化和芳香化程度有所提升,比表面积、总孔容和平均孔径也有所增大。当初始MB质量浓度为50 mg/L,pH为10.0,温度为25℃,RSB300、RSB500、RSB700的投加量分别为0.6、0.4、0.3 g/L时,反应60 min左右达到吸附平衡,RSB700对MB的吸附量达到162.80 mg/g,分别比RSB300、RSB500提高了1.06、0.37倍。不同热解温度下制备的RSB对MB的吸附过程均更符合准二级动力学模型（R2>0.98）,吸附等温线则更符合Freundlich模型和Temkin模型（R2>0.96）,该吸附过程是自发、吸热、熵驱动的,以化学吸附为主,具体涉及静电引力、氢键、π-π键、离子交换等多重作用机制。RSB700的吸附性能优于RSB300、RSB500,可用作高效吸...