生活废弃物生物质炭对Cd~(2+)污染废水处理的影响因素研究

以人居生活废弃物生物质炭为材料,探讨生物质炭对重金属镉离子吸附去除的影响因素。结果表明,生物质炭对Cd2+吸附量随其粒径减小而增大。pH对Cd2+吸附量的影响不显著,但生物质炭加入后提高了溶液pH,特别对初始pH低的溶液提高幅度更显著。研究显示,可通过调控生物黑炭的粒径及控制pH优化人居生活废弃物生物质炭来去除污染水体中的Cd2+。     

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.     

榴莲壳生物炭对磺胺嘧啶的吸附性能

以榴莲壳为原材料,制备了榴莲壳生物炭（biochar,BC）,以磷酸为活化剂,在碳化温度为350℃、浸渍比为2.5∶1（磷酸∶生物质,质量比）的条件下,制备了活化榴莲壳生物炭（activated durian shell biochar,DBC）,并探究二者对磺胺嘧啶（sulfadiazine,SDZ）的吸附作用。通过单因素实验探究了DBC投加量、溶液pH、初始浓度、吸附温度对水中SDZ的去除影响,并用正交实验确定了DBC对SDZ吸附的最优条件。在生物炭的投加量为1.2g/L、SDZ初始浓度为10mg/L、溶液pH为4时,SDZ最大去除率最高。利用吸附等温模型（Langmuir、Freundlich）和吸附动力学模型（准一级动力学、准二级动力学）,探究DBC对SDZ的吸附特性,并进行了比表面积及孔径分析、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）的表征分析。结果表明,与BC相比,DBC有丰富的微孔结构,比表面积达1224.635m²/g,含氧官能团数量增加,为SDZ的吸附提供了更多的吸附位点,同时Langmuir吸附等温模型可以较好地描述DBC对SDZ的吸附等温过程,吸附动力学过程更符合准二级动力学方程。因此,磷酸活化榴莲壳生物炭可以作为一种高效的吸附剂去除水中的磺胺嘧啶。     

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。     

竹制生物炭负载TiO2-SnO2电化学处理焦化废水

制备了一种新型竹制生物炭负载TiO₂-SnO₂的颗粒电极,采用SEM、FT-IR、BET及XRD对其进行表征,并对其在三维电化学系统中处理焦化废水的性能进行了研究。结果表明：竹制生物炭拥有致密的微孔空间结构,改性后其表面和内部存在大量的Ti-Sn氧化物;在电流密度为30 mA/cm²,经过150 min电解处理后,焦化废水的COD去除率达到73.96%,DOC去除率达到66.72%,UV₂₅₄由6.65 cm^-1降至3.00 cm^-1;三维荧光光谱结果表明：焦化废水中大部分有机化合物和可溶性微生物副产物被降解和转化。Ti、Sn的加入提高了颗粒电极电氧化、电吸附和电催化的性能,改善了焦化废水的处理效果。此外,本研究为电化学氧化法处理焦化废水的工程实践提供了基础研究的可能性。     

粒径对餐厨沼渣热解制备生物炭中磷和重金属的影响

以3种粒径餐厨沼渣为原料,在600℃下热解制备生物炭,研究粒径对沼渣（BR）及生物炭（BRC）中磷和重金属的影响,并采用TCLP浸出毒性和重金属潜在生态风险评估对其安全性进行系统研究。结果表明：BR及BRC中的磷主要以酸溶态磷（HCl-P）为主,残渣态磷（Res-P）次之,其余磷形态含量较低,总磷含量均呈现出随粒径增大而降低的趋势。热解促进H₂O-P、NaHCO₃-P和NaOH-P向HCl-P和Res-P转化。随着粒径的增大,BR中Cu、Zn总量增加,Cr减少,BRC中的Cr、As总量增加,Zn、Pb减少。并且BR中Cr、Zn、Pb和As中可氧化态和残渣态F3+F4随粒径增大而减少;BRC中Cr、Pb、As中F3+F4随粒径增大而减少,而Cu、Zn、Cd与之相反。TCLP浸出毒性和重金属潜在生态风险评估结果表明BR及BRC中重金属均属于低风险水平。     

生物炭萃取-高效液相色谱法测定对羟基苯甲酸酯类

目的:建立4种对羟基苯甲酸酯类(甲酯、乙酯、丙酯、丁酯)同时测定的生物炭萃取-高效液相色谱分析方法。方法:样品中的对羟基苯甲酸酯类经生物炭吸附-甲醇脱附,0.45μm有机微孔滤膜过滤后,用高效液相色谱法进行检测。结果:采用外标法测定,4种对羟基苯甲酸酯在0~200μg/mL范围内线性相关系数(r)≥0.997,检出限为0.9μg/mL^2.1μg/mL,加标回收率为87.1%~98.2%,相对标准偏差为2.3%~7.1%。采用本方法对3个厂家的小苏打水进行检测,均检出对羟基苯甲酸甲酯,其含量分别为16.82μg/mL、14.09μg/mL、24.18μg/mL,符合国家标准。结论:本方法适用于饮料中4种对羟基苯甲酸酯类的同时快速测定。     

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。