赵保卫
,
石夏颖
,
马锋锋
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2016.02.2015082003
以胡麻、油菜的秸秆和油渣热解制得的4种生物炭为吸附剂,以批平衡吸附实验研究了Cr(Ⅵ)-Cu(Ⅱ)混合溶液体系中两种金属的吸附作用,考察吸附时间和初始金属浓度对吸附作用的影响,并与单一吸附体系对比,分析了可能的交互作用机制.发现混合体系中生物炭对Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的吸附动力学和热力学规律与单一金属体系下相似,但生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附量较单一Cr(Ⅵ)体系略有增加但不显著,而Cu(Ⅱ)的吸附量较单一 Cu(Ⅱ)体系明显增大.表明两种金属在4种生物炭上的吸附存在交互作用,为协同吸附作用.交互作用的主要机制是两种金属离子间正负电荷的静电引力作用.
关键词:
生物炭
,
胡麻
,
油菜
,
Cr(Ⅵ)
,
Cu(Ⅱ)
,
吸附
,
交互作用
姚玲丹
,
程广焕
,
王丽晓
,
陈环宇
,
楼莉萍
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2015.04.2014072802
作为生物质材料的热解产物，生物炭被认为是很有前景的环境污染治理与生态修复材料。多方面的研究说明，生物炭的多孔、大比表面积、丰富的官能团等性能，使其具有“锁定”碳，固定土壤污染物，改善土质等功能，从而从土壤物理化学的角度证实了生物炭在土壤污染治理与改良方面的作用，但至于生物炭对土壤微生物的影响及其长期效应尚处于起步阶段。本文总结分析了近年来国内外生物炭与土壤微生物相关的研究成果，得出生物炭能通过改变土壤资源储备（如可利用C、营养物质、水分等）、非生命成分（如pH、CEC等）等理化性质，加快土壤细菌和真菌的生长与繁殖，影响土壤微生物群落结构和功能。可见，生物炭土地利用的优点不容置疑，为了实现其规模化应用，生物炭的施用剂量、生物炭?微生物?污染物的作用机理等问题亟待深入地研究，生物炭对土壤微生物及养分循环的长期影响还有待于系统地展开。
关键词:
生物炭
,
土壤修复
,
土壤微生物
,
风险
周子军
,
杜昌文
,
申亚珍
,
周健民
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.09.022
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.
关键词:
丙烯酸
,
包膜肥料
,
生物炭
,
三聚氰胺
,
改性
刘远洲
,
覃爱苗
,
孙建武
,
杨历
,
廖雷
,
张开友
,
吴一凡
,
赵良传
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.03.009
生物炭在储能材料及器件中有着非常好的应用前景.生物炭具有大的比表面积、丰富的孔结构、良好的电导性,这些特征使它具有大功率充放电和提供高可逆容量的潜力;同时它原料来源丰富,对环境友好,易进行加工和结构设计,这些特征是化石类储能材料不具备的.针对原始生物炭作为储能材料及器件时不可逆容量大、大电流充放电能力弱的问题,论述了生物炭制备的主要方法及其应用于锂离子电池和超级电容器时提高其可逆容量和大电流充放电能力的一些方法.
关键词:
生物炭
,
锂离子电池
,
超级电容器
,
研究进展
陈昱
,
梁媛
,
郑章琪
,
施维林
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2016.11.2016031601
环境变化使生物炭材料发生老化作用，老化后的生物炭是否仍具有较强的吸附能力是评价生物炭对Cd修复的长期稳定性的重要指标．本文采用自然老化（Spontaneous aging，SPON），冻融循环老化（Freeze?thaw cycles aging，FTC）和高温老化（ High temperature aging，HT）的方法对水稻秸秆生物炭进行2个月的人工加速老化，运用扫描电镜（ SEM?EDS）、元素分析仪、傅里叶红外光谱分析仪（ FTIR）研究老化作用对秸秆生物炭材料的影响，再通过等温吸附实验研究生物炭老化前后对Cd吸附性能特征的变化．结果表明，老化作用使生物炭材料局部发生破碎，增加了生物炭表面O／C比．老化作用显著影响秸秆生物炭表面的官能团，降低了生物炭表面—OH的数量，增加了C?O、—COOH和Si—O—Si的数量，出现了C≡C键，可为Cd提供更多的吸附位点．等温吸附试验进一步证明了老化后的生物炭提高了对Cd （Ⅱ）的吸附性能．与生物炭原样相比，冻融循环老化、高温老化、自然老化使生物炭的Cd最大吸附量分别达到了26．49、33．30、23．40 mg·g－1，增加了27．8％，60．7％，12．9％．本研究表明老化作用改变了生物炭材料的表观结构和官能团，增强了对Cd（Ⅱ）的吸附能力，因此生物炭对Cd的修复具有一定的长期稳定性．
关键词:
生物炭
,
老化
,
表面性质
,
镉
,
吸附
常春
,
刘天琪
,
廉菲
,
王胜利
,
郭景阳
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2016.05.2015112011
研究了不同热解条件下制备的秸秆生物炭对铜离子的吸附动力学规律.以常见的玉米杆和番茄杆为原料,在限氧升温热解的条件下制备生物炭.研究不同热解温度(300、400、500、600、700℃)和不同热解时间(1、2、4、6、8h)对秸秆生物炭吸附性能的影响,实验结果表明番茄杆样品T6004和玉米杆样品C6006分别获得对铜离子的最佳吸附效果,其去除率分别为98.40％和98.77％.通过批试验探明秸秆生物炭对Cu2+的吸附动力学特征与机理,秸秆生物炭对Cu2+的吸附动力学数据随时间的变化能很好地用准二级动力学方程进行拟合,说明生物炭对Cu2+的吸附是一个复杂的过程,并不是简单的单层吸附.用颗粒内扩散模型进行拟合分析发现,热解时间和温度对秸秆生物炭的吸附边界层厚度均会产生不同程度的影响.此外,颗粒内扩散并非吸附过程的唯一控速步骤,表面吸附和液膜扩散共同控制吸附反应速率.
关键词:
秸秆
,
生物炭
,
热解
,
Cu2+
,
吸附动力学
王菲
,
孙红文
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2016.06.2015122404
以玉米秸秆为原料,分别在200、400、600、700℃下制备了不同性质的生物炭,对其性质进行了表征.研究了极性物质普萘洛尔和非极性物质萘在生物炭上的吸附,并对不同物质的吸附机理进行了探讨.结果表明,随裂解温度的升高,生物炭芳香性增强,极性降低,比表面积增大.普萘洛尔和萘的吸附都随生物炭裂解温度的升高而增大,普萘洛尔的lgk由3.10(低平衡浓度3 mg·L-1)和2.88(高浓度10 mg· L-1)增加到3.89和3.67;萘的lgK由2.74(低平衡浓度3 mg·L-1)和2.65(高浓度15 mg·L-1)增加到4.59和4.05.疏水分配作用对萘在低温生物炭上的吸附起主要作用,而随裂解温度升高,表面吸附和孔填充所占贡献逐渐增强.除了以上机理,普萘洛尔还可通过静电吸引进行吸附,而且在BC200上,由于大量极性官能团的作用,有利于静电吸附,其对普萘洛尔的吸附显著大于对萘的吸附;而且存在分子的倾斜吸附或多分子层吸附,单位表面积的吸附量远远大于单分子层吸附预测值.而在高温生物炭上,由于萘的分子较小而憎水性较高有利于孔填充作用,其对萘的吸附大于对普萘洛尔的吸附.
关键词:
吸附
,
生物炭
,
萘
,
普萘洛尔
高凯芳
,
简敏菲
,
余厚平
,
陈朴青
,
谢永璨
,
于培德
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2016.08.2016010607
以稻秆和稻壳为原料,在不同温度下(300、400、500、600、700℃)采用热裂解法制备生物炭,利用比表面积及孔径分析仪测定各生物炭比表面积,以傅里叶红外光谱图(FTIR)和Boehm滴定法分别定性和定量分析不同生物炭表面官能团的种类和数量,分析不同温度对不同原材料制备生物炭的表面官能团种类和数量的影响.结果表明,中、低温裂解条件(300、400、500℃)下,同温度稻壳生物炭(RC-H)比表面积显著高于稻秆生物炭(RC-S);高温裂解(600、700℃)条件下,同温度RC-S比表面积则更大.随裂解温度升高,两种原材料制备的生物炭比表面积均呈显著增大的趋势,其中稻秆在600℃下制备的RC-S比表面积最大,稻壳在700℃下制备的RC-H比表面积最大.FTIR分析结果显示,同一温度下两种材料制备的生物炭特征吸收峰基本相同,且表面基团种类大致相同,但RC-S较RC-H表面官能团更丰富,在热解过程中均形成了芳香环结构,且芳香化程度随裂解温度升高而增加.不同裂解温度下两种材料的生物炭表面官能团变化规律相似,主要表现为烷烃基随裂解温度升高而缺失,甲基(—CH3)和亚甲基(—CH2)逐渐消失,而芳香族化合物增加,芳香化程度增强.Bohem滴定结果表明,各裂解温度下RC—S的表面官能团总量和碱性官能团数量均高于RC-H,而各裂解温度下RC-S的酸性官能团含量均小于RC-H.随裂解温度升高,两种材料制备生物炭的表面官能团变化规律相似,表现为表面官能团总量均减少,酸性官能团含量降低,碱性官能团含量增加.
关键词:
稻秆
,
稻壳
,
生物炭
,
裂解温度
,
表面官能团
王璐
,
赵保卫
,
马锋锋
,
许仁智
,
李烨炜
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2016.07.2015121103
为了探究来源于本地农业废弃物的生物炭对区域重金属污染黄土吸附固定化修复的可行性,本文采用批量平衡实验法,研究了马铃薯秸秆生物炭、黄土和生物炭与黄土混合物(加炭黄土)吸附重金属Cd(Ⅱ)的性能,考察了吸附时间、初始Cd(Ⅱ)浓度和溶液pH值对吸附过程的影响,并利用红外光谱、X,射线衍射分析等方法对吸附前后的生物炭和黄土分别进行表征.结果表明,生物炭、黄土、加炭黄土对Cd(Ⅱ)的吸附等温模式符合Langmuir模型,在25℃下的最大吸附量分别为15.60、7.87、12.40 mg·g-1,吸附动力学数据满足准二级动力学方程,溶液初始pH值对Cd(Ⅱ)的吸附过程影响较大,2＜pH＜4和6＜pH＜8时,吸附量增加速率很快,而4＜pH＜6时,吸附量平缓上升.表征结果说明离子交换和阳离子-π作用为生物炭对Cd(Ⅱ)的主要吸附机制,而黄土对Cd(Ⅱ)的吸附主要归因于石英、高岭石等黏土矿物以及有机质中的羧基基团.对比动力学和等温吸附数据可得,在实验研究范围内,生物炭的添加使黄土对Cd(Ⅱ)的吸附能力分别提高了41.50％和49.94％.因此,在一定条件下,生物炭的输入可有效提高黄土对Cd(Ⅱ)的吸附固定化能力.
关键词:
黄土
,
生物炭
,
吸附
,
cd(Ⅱ)
陈建
,
王朋
,
曹艳贝
,
郭秉林
,
张迪
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2016.07.2015112401
本研究考察了卡马西平(CRZ)在9种不同条件(裂解温度200、300、500℃,无酸,HCI和HCI-HF)处理的生物炭上的吸附动力学,分别应用拟一级、拟二级和双室一级3种动力学模型对实验数据进行拟合.研究结果表明,双室一级动力学模型对吸附动力学提供了更精确的描述.裂解温度和酸处理对CBZ的吸附动力学有显著影响,具体表现为不同酸洗导致矿物含量发生显著变化,矿物对生物炭吸附CBZ的快室吸附单元起主要作用,生物炭内部的芳香环随生物炭的升高而更加致密,生物炭内部的芳香环结构主要贡献于慢室吸附单元.生物炭的矿物组分一方面屏蔽了有机质上的一些吸附点位,另一方面矿物自身可以有效地吸附污染物,酸洗去矿物对生物炭吸附污染物的表观影响可能取决于两个方面的平衡.
关键词:
卡马西平
,
生物炭
,
裂解温度
,
矿物
,
双室一级模型
