烟秆生物质炭对土壤碳氮矿化的影响

为优化烟草废弃物的资源化利用,采用室内培养试验,研究了烟秆生物质炭对土壤有机碳、有机氮矿化特征的影响。结果发现,与对照(生物质炭添加质量分数为0.0%)相比,添加烟秆生物质炭后能一定程度促进土壤有机碳的矿化,且1.0%添加量处理的有机碳累积矿化量最高,其次为0.5%及2.0%的添加量处理;与其他处理相比,2.0%添加量处理能显著降低土壤总有机碳的累积矿化率,促进土壤中有机碳的积累;添加烟秆生物质炭对土壤无机氮含量、有机氮的矿化及硝化速率均无显著影响。说明较高量的烟秆生物质炭(2.0%)添加能提高土壤有机碳含量,对于烟田土壤的增碳固氮效应及废弃烟秆的资源化利用方面具有重要指导意义。     

生物质炭/ZnO复合材料的制备及其吸附-光催化性能

以纳米晶纤维素（NCC）为形貌诱导模板,醋酸锌（Zn（CH₃COO）₂·2H₂O）为Zn源,采用原位聚合法制备NCC/ZnO纳米杂化物,再经550℃高温碳化,得到生物质炭/ZnO复合材料。采用TEM、XRD、BET、UV-Vis测试研究生物质炭与ZnO固体质量比（0.03:1、0.17:1、0.67:1）对生物质炭/ZnO复合材料形貌、晶体结构、孔结构及光吸收性能的影响。并进一步以亚甲基蓝（MB）为模型污染物,研究生物质炭/ZnO复合材料的吸附-光催化性能,阐明其吸附-光催化机制。结果表明,经550℃高温碳化后,NCC转化为具有石墨微晶结构的生物质炭,其骨架结构得以保留,纳米ZnO均匀负载在生物质炭表面,形成生物质炭/ZnO复合材料。与纯纳米ZnO相比,生物质炭/ZnO复合材料比表面积显著提高,具备优异的吸附性能,同时,NCC转化得到的生物质炭有效提高了ZnO的光生电子-空穴对的分离率。生物质炭/ZnO复合材料通过吸附-光催化协同效应去除水体中的MB,去除率显著增加。当生物质炭与ZnO的固体质量比为0.17:1时,生物质炭/ZnO复合材料的平均孔径为188.99 nm,比表面积为33.51 m2/g,在室温条件下,避光吸附30 min后,再使用500 W紫外灯照射20 min,即对MB降解率达到99.8%。      

基于正交实验的凹凸棒/生物炭复合材料镉吸附性能

以凹凸棒与碱木质素为原料,采用炭化活化法制备凹凸棒/生物炭(ATP/C)复合材料,并设计正交试验对制备工艺进行优化,得出较优制备条件为:反应温度600℃、反应时间60 min、ATP与K2CO3质量比为1:2、ATP与LG质量比为1:2.利用XRD和SEM等技术对材料形貌以及结构等进行表征分析.详细考察投放量、初始浓度...     

相容剂对PE⁃HD/玉米秸秆生物炭复合材料性能的影响

以玉米秸秆（CS）为原料制备生物炭,并采用挤压法制备高密度聚乙烯/玉米秸秆生物炭（PE?HD/CSB）复合材料。研究了相容剂马来酸酐（MA）对PE?HD/CSB性能的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、热失重分析（TG）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、旋转流变仪（DHR?2）、X射线光电子能谱（XPS）等对CSB及复合材料进行了表征,并用Harmonic?Mean界面方程研究了CS和CSB同PE?HD的界面性能。结果表明,与CS相比,CSB的芳香化程度增加,且与PE?HD的界面张力更低,MA的加入提高了生物炭复合材料的稳定性、相容性及其力学性能。     

响应面法优化ZnCl2/AlCl3改性生物炭吸附甲基紫工艺

利用高温热解法制备ZnCl₂/AlCl₃改性生物炭,将其用于吸附甲基紫染料。探究ZnCl₂/AlCl₃-AC投加量、溶液pH、甲基紫浓度、反应时间和吸附温度这5个因素对甲基紫吸附率的影响。利用Plackett-Burman设计联合响应面分析法,筛选优化出对甲基紫吸附率影响较为显著的因素,并探究各因素间的交互影响作用,确定ZnCl₂/AlCl₃-AC吸附甲基紫的最佳工艺条件。结果表明:在选取的五个因素中,对甲基紫吸附率影响显著的因素为ZnCl₂/AlCl₃-AC投加量>甲基紫浓度>吸附温度;其中ZnCl₂/AlCl₃-AC投加量和吸附温度对甲基紫吸附率影响最明显,甲基紫浓度和吸附温度影响最不显著;ZnCl₂/AlCl₃-AC吸附甲基紫最佳工艺条件为:活性炭投加量为47.00 mg、甲基紫溶液浓度为82.00 mg/L、吸附温度为22.90℃,pH为7、反应时间为120 min,其甲基紫吸附率可达到93.04%,与模型预测值的误差仅为3.51%。     

柚皮生物炭对模拟印染废水的吸附性能研究

为探究柚皮生物炭对印染废水的吸附性能,利用水热法炭化制备了柚皮生物炭吸附剂.采用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT - IR)对其进行了表征,并考察了吸附时间、吸附温度和溶液初始浓度等因素对其吸附模拟废水中中性红的影响.结果表明:当吸附剂用量为0.09 g、吸附时间为40 min、 吸附温度为30 ℃时,柚皮生物炭对模拟废水中中性红的吸附效果最佳,为54.32 mg/g(模拟废水初始质量浓度为100 mg/L); 其吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学过程遵循准二级动力学模型.     

氧化铝改性污泥生物炭粒制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附特性

为拓展城市剩余污泥资源化利用途径,本文以剩余污泥球粒为原料在高温限氧条件下制备污泥生物炭粒（SBC）,同时以氢氧化铝溶胶为前体浸渍污泥球粒后在500℃下热解获得氧化铝改性污泥生物炭粒（SBC-Al）。使用BET、XRD、FTIR和SEM对生物炭粒进行了表征,并研究了生物炭粒改性前后对Pb(Ⅱ)的吸附特征及效果。结果表明：SBC-Al比表面积和总孔容分别达到83.266m²/g和0.158cm³/g,相比于SBC分别增大了142.42%和167.80%;XRD显示氢氧化铝溶胶浸渍使SBC-Al表面负载了γ-Al₂O₃粒子,FTIR红外谱图说明氧化铝改性可能会增加炭粒表面官能团数量,同时SEM显示出SBC-Al表面相较于SBC具有更多的层片状结构,从而增加生物炭粒的吸附性能。Pb(Ⅱ)的吸附动力学符合二级动力学方程和Elovich方程,同时用二阶段颗粒内扩散模型可以较好地拟合。吸附等温线以Freundlich模型为主,且SBC和SBC-Al对低浓度（＜50mg/L）Pb(Ⅱ)的去除率均较高,分别在95%和99%以上,实测最大吸附量可分别达626.73mg/g和663.97mg/g,但SBC-Al提高了对更高浓度（50～100mg/L）Pb(Ⅱ)的去除率。热力学计算数据表明吸附过程为吸热反应;脱附解吸试验说明,生物炭粒具有良好的循环再生利用性能。     

淋溶条件下生物炭对矿区土壤中重金属迁移的影响

以玉米秸秆为原料在450℃下制备生物炭,将生物炭按5%的炭土比例施入矿区重金属污染土壤中。通过室内土柱淋溶试验,分析加入生物炭对土壤淋出液pH、重金属纵向迁移行为及重金属累积释放量的影响。结果表明：加入生物炭处理后土壤淋出液的pH显著高于对照处理,说明生物炭可以在一定程度上缓解土壤的酸性。与对照相比,添加生物炭降低了重金属向下层土壤迁移的风险,淋溶后土柱中Pb、Cu、Zn和Mn的纵向迁移量分别降低了65.93%、50.95%、49.29%和30.95%,生物炭对土壤中重金属纵向迁移抑制的顺序为Pb>Cu>Zn>Mn,生物炭对Pb的钝化效果最好。随着淋溶液体积的增加,Pb、Cu、Zn和Mn这4种重金属的淋溶累积释放量总体上呈现出前期快速溶出和后期缓慢溶出两个明显的阶段。4种重金属的累积释放量大小为Pb>Mn>Zn>Cu,添加生物炭后明显降低了重金属的累积释放量。对土壤中金属释放过程进行数学方程拟合后发现,应用Elovich方程能较好地描述重金属释放过程,说明这4种重金属元素在土壤中的淋溶和释放过程的机制不是单一反应过程,而是属于活化能变化较大的复杂反应过程。加入生物炭后各重金属的b值均低于对照组,重金属迁移速率随着生物炭的添加而降低,说明生物炭能提高土壤对重金属离子的吸附力,降低因土壤淋溶作用而引起的重金属迁移,可以实现对重金属复合污染矿区土壤的修复。     

木屑生物炭的制备及其对Pb2+的吸附特性研究

以松木（SM）和楠木（NM）木屑为原料,分别在300、450、600℃下制备了6种木屑生物炭,通过扫描电镜、孔径与比表面积分析仪、傅里叶红外光谱仪和热重分析仪对生物炭的理化性质进行了表征,并探讨了金属离子（Na⁺、K⁺、Ca²⁺）和pH值对生物炭吸附Pb²⁺的影响,同时研究了其吸附动力学。研究结果表明：在相同制备条件下,随着热解温度升高,生物炭的比表面积和孔容积增大,其最可几孔径呈下降趋势,楠木生物炭的比表面积（23.2~311.4 m²/g）均大于松木生物炭（17.6~210.6 m²/g）;FT-IR分析表明,热解温度的升高使生物炭芳香化程度增强,有助于生物炭与Pb²⁺形成稳定的结构。楠木生物炭对Pb²⁺吸附量（46.92~77.12 mg/g）高于松木生物炭（34.90~62.79 mg/g）;溶液中的Na⁺和K⁺不利于生物炭对Pb²⁺的吸附,Ca²⁺有利于Pb²⁺的去除。生物炭对Pb²⁺的吸附均符合准二级动力学方程,颗粒内扩散模型分析表明吸附受多种因素共同影响。