吴晴雯
,
孟梁
,
张志豪
,
罗启仕
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2015.09.2015031108
本实验选用由芦苇秸秆制备的生物炭，通过研究吸附等温线、吸附动力学以及生物炭投加量和溶液pH对生物炭吸附Ni2＋的影响，以确定其对水体中Ni2＋的吸附特性．结果表明，Ni2＋初始浓度在0．5—12 mg·L－1范围内，Langmuir模型能很好地描述生物炭对Ni2＋的等温吸附规律，其理论饱和吸附量为12．10 mg·g－1，与实际饱和吸附量11．93 mg·g－1相近．生物炭对Ni2＋的吸附动力学过程符合准二级动力学模型，通过颗粒内扩散方程可得具体吸附过程由膜扩散和内扩散共同控制．随投加量增加，生物炭对Ni2＋的吸附量下降，而去除率则上升，当投加量＞30 mg时，Ni2＋的去除率接近100％．溶液pH值在1—12范围内，Ni2＋的去除率随pH值的升高而增加，当pH ＞10时，Ni2＋的去除率同样接近100％．
关键词:
芦苇生物炭
,
镍
,
等温吸附
,
吸附动力学
,
pH
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
侯彬
,
王海芳
,
崔佳莹
,
卢静
电镀与精饰
doi:10.3969/j.issn.1001-3849.2016.07.009
以农业废弃物小麦秸秆制备生物质活性炭,分别用HNO3、NaOH和KMnO4进行改性,通过Boehm法对不同改性活性炭进行表征,考察了吸附时间、pH及Cr(Ⅵ)初始浓度对吸附效果的影响.结果表明,经硝酸改性的活性炭,官能团总量提高,吸附Cr(Ⅵ)的效果和吸附速率最高,受pH变化的影响更小.Langmuir和Freundlich吸附等温线均能反映未改性和硝酸改性活性炭的吸附情况,二者的吸附过程均可用Lagergen二级动力学模型描述.
关键词:
小麦秸秆
,
生物质炭
,
Cr(Ⅵ)
,
改性
,
吸附
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
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
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
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
马锋锋
,
赵保卫
环境化学
doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2017.04.2016080701
以玉米芯为原料制备玉米芯生物炭(CCBC),探讨其对水中对硝基苯酚(PNP)的吸附特性,同时运用扫描电镜、傅里叶红外光谱、比表面积仪和元素分析对生物炭的理化性质进行表征,考察了溶液pH值和生物炭投加量对CCBC吸附PNP的影响.结果表明,在溶液pH值在2.0-11.0范围内,随着溶液pH值的升高,CCBC对PNP的吸附量持续减小,最佳溶液pH值应在2.0-7.0范围内.CCBC对PNP的吸附在4h时达到平衡,Elovich模型可以很好地拟合动力学数据,且颗粒内扩散不是唯一的控速步骤.吸附等温线符合Sips模型(R2＞0.98),最大吸附量为64.11 mg·g-1.热力学结果表明,CCBC对PNP的吸附是一个自发的吸热过程.PNP在CCBC上的吸附机制包括分配作用和表面吸附作用,且以表面吸附作用为主.
关键词:
生物炭
,
玉米芯
,
吸附
,
对硝基苯酚
,
水处理
