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《现代地质》2017,(5)
以花生壳为原材料,通过水热炭化法在200℃下以不同的水热裂解时间(1 h、5 h、10 h)制备出水热炭,开展去除水中Cr(Ⅵ)的实验研究。通过水热炭样品红外光谱FTIR表征、元素含量分析、扫描电镜SEM表征等对比分析,表明水热炭化法可以制备出多孔的碳材料,且随着水热裂解时间的增加,水热炭的产率逐渐降低、芳香性逐渐增强、极性官能团逐渐减少,这些性质的改变会影响其吸附能力。通过批实验进行水热炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附研究,结果表明准二级动力学模型适用于该吸附过程,热力学Freundlich模型可以更好地描述吸附等温线。由热力学参数计算可知,水热炭吸附Cr(Ⅵ)属于优惠吸附(容易进行)和自发性、物理吸附,且为吸热过程。实验结果表明随着花生壳水热裂解时间的增加,水热炭吸附Cr(Ⅵ)的能力逐渐增强。因此,水热炭可以作为经济型吸附剂应用于水污染修复,相关成果对于综合利用农业废弃物具有重要实践价值。 相似文献
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生物炭修复重金属污染土研究进展 总被引：4，自引：0，他引：4
随着城市化进程的加快及工业生产的迅速发展,土壤重金属污染日益加剧,对生态环境造成严重的危害。生物炭是缺氧或限氧条件下加热生物质制得的高度芳香化富含碳的固态物质,其在重金属污染土修复方面具有显著效果,受到广泛关注。基于近些年来国内外围绕生物炭修复重金属污染土所取得的研究成果,分别从生物炭的制备及性质、修复效果及其影响因素、修复机理等方面总结了该领域的研究现状及进展,取得如下主要认识:（1）生物炭具有价格低廉,修复效率高,改良土壤、环境友好等优势;（2）生物炭的理化性质主要受原材料和热解温度的影响,采用活化、磁化、氧化和消化等方法能改善生物炭的性质,提高修复效率;（3）生物炭对土壤中重金属迁移性和生物有效性的影响包括两个方面:固定重金属减少生物有效性或者迁移重金属增加生物有效性,后者可通过改性方法来降低重金属的迁移性和生物有效性;（4）生物炭对土体的固化效果一般,但可与其他固化材料共同使用,以改善土体的力学性质;（5）生物炭修复机理固定重金属的效果为:沉淀作用>络合作用>静电作用,离子交换>物理吸附。最后,针对该领域的研究现状,提出了未来的研究重点和方向,主要包括:建立划分生物炭的统一标准;探讨生物炭对多种重金属共同污染的修复效率;阐明生物炭吸附重金属的机理及其贡献率;扩大研究尺度;开展基于生物炭的固化试验及力学性质研究。 相似文献
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生物炭对土壤理化性质影响的研究进展 总被引：60，自引：0，他引：60
生物炭是有机物原料在完全或者部分缺氧条件下,经过高温热裂解(通常700℃)产生的一类富碳、高度芳香化和稳定性高的有机物质。生物炭为全球气候变化、粮食危机和生态污染修复等提供了综合解决方案。生物炭对土壤物理和化学性质具有明显的改良作用。其多孔特性和比表面积有利于土壤聚集水分、提高孔隙度、降低容重,从而为植物生长提供良好的环境。同时,生物炭是酸性土壤一种理想的改良剂。其含有的养分元素可直接输入土壤,其表面电荷和官能团有利于土壤养分的保留。但是,生物炭由于受原材料和制备条件的影响,各研究结论并不一致。综述了生物炭输入对土壤物理和化学性质影响的研究进展,指出了目前研究存在的不足和需要加强的方面,从而为生物炭的应用和推广提供一定的思路。 相似文献
4.
生物炭应用在土壤中具有CO2减排、改善土壤性质等作用,研究表明生物炭土壤有助于农作物产量和质量的提高,同时对污染物有较好的吸附效果,能控制其迁移,但对于近年关注的土壤中Cr(Ⅵ)和生物炭的作用研究却很少。通过土柱淋滤实验,研究土壤中添加生物炭后对Cr(Ⅵ)的迁移影响,特别是对其进行模拟酸雨淋滤实验,进一步研究了生物炭土壤对Cr(Ⅵ)的锁定效果。结果表明：仅施加1%的生物炭,就能够大幅度提高土壤系统固定Cr(Ⅵ)的能力,小粒径生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附固定能力更加明显,在一定条件下是大粒径的固定吸附量的3倍,在酸雨淋滤作用下也不易解吸,说明生物炭的添加能有效抑制Cr(Ⅵ)在土壤中的迁移,起到原位锁定的作用,这对农田土壤开发治理提供了重要手段和依据。 相似文献
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【研究目的】热解温度和原材料对秸秆基生物炭吸附重金属性能的影响。【研究方法】本文以玉米秸秆和水稻秸秆作为原料,在限氧条件下,通过热解法于中温(450℃)和高温(600℃)下制备秸秆基生物炭S450、S600、Y450和Y600,研究不同类型生物炭的材料表面特性差异及对溶液中Pb2+、Cd2+吸附特性的影响。【研究结果】结果表明,热解温度对生物炭理化性质影响明显,随着热解温度的升高,产率下降,碳元素含量增大,氮、氢和氧元素含量有所降低,而且比表面积、总孔体积和平均孔径均有所减小。4种秸秆基生物炭对Pb2+和Cd2+的吸附以化学沉淀反应为主,随着热解温度的升高,生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附量和吸附速率也随之增大,而且玉米秸秆生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附量明显高于水稻秸秆生物炭的吸附量。【结论】4种生物炭对溶液中Pb2+和Cd2+的吸附分别为多层吸附和单分子层吸附,而... 相似文献
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黏土掺入生物炭后的持水特性及其影响机制 总被引：1，自引：0，他引：1
生物炭具有疏松多孔、高比表面积和强吸附等特性,在土体改良以及修复受污染土体方面展现出应用潜力。添加生物炭可改善土体结构,进而增强土体持水特性等,其中,生物炭掺量和粒径对改良效果有较大的影响。为了研究生物炭掺量和粒径对生物炭?黏土混合土持水特性的影响,通过蒸汽平衡法控制土样的吸力,确定吸力平衡后土样的含水率和体积等,得到吸湿过程中不同生物炭掺量（0%、5%、10%和15%）、不同粒径范围（＞74、40～74、20～40 μm和＜74 μm）生物炭?黏土混合土在高吸力（3.29～286.7 MPa）范围的土?水特征曲线,并结合扫描电镜（SEM）和压汞（MIP）试验结果分析其微观孔隙结构。试验结果表明：（1）当掺入生物炭的粒径较小时,随着生物炭掺量的增加,土样的持水特性有较明显的提高,随着掺入生物炭粒径的增大,生物炭掺量对土样的持水特性影响不大。（2）当生物炭的掺量较少时,不同粒径生物炭?黏土混合土的土?水特征曲线基本相同,随着生物炭掺量提高,小粒径生物炭对混合土持水特性的影响逐渐显现。（3）由生物炭?黏土混合土微观孔隙结构的演变规律进一步阐释生物炭掺量、粒径对生物炭?黏土混合土持水特性的影响机制。 相似文献
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天然有机质和不同pH环境对纳米黑炭的迁移行为影响及作用机制 总被引：1，自引：0，他引：1
作为典型的黑炭,近年来生物炭的应用发展受到人们广泛关注。由于生物炭施加在土壤中,在表生地球化学长期作用下,会有部分逐渐破碎变小,直至微米、纳米级别,在土壤或水体中迁移,因此,对生物炭、特别是活性更强的纳米级生物炭的迁移性研究具有十分重要的意义,而关于纳米级生物炭的迁移性研究目前十分匮乏。通过石英砂柱中纳米生物炭的柱迁移实验,获得天然有机质和不同pH值(4、7、10)条件下的穿透曲线和空间滞留曲线,研究影响作用机制。结果表明：天然有机质(腐殖酸)能增强纳米生物炭的迁移性,中碱性pH环境也有助于其迁移。一方面纳米炭的分散性得到改善,另一方面腐殖酸和碱性环境有助于增加纳米炭和石英砂介质的颗粒表面负电荷,增大Zeta电位值(负值),从而使颗粒间静电排斥力增强,有助于纳米炭的迁移。研究结果对深入理解生物炭在自然界中地球化学迁移行为及其吸附污染物后的潜在迁移风险具有重要意义。 相似文献
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土−水特征曲线在研究非饱和土的水力与力学特性中发挥着重要的作用。生物炭具有多孔结构、高比表面积和强吸附的特性。将生物炭改性土应用于垃圾填埋场上覆盖层,因受自然环境因素的影响会使其水力特性发生改变。为了研究全吸力范围内生物炭掺量对生物炭−黏土混合土保水特性的影响,利用蒸汽平衡法（吸力范围 3～368 MPa）、滤纸法（吸力范围 0 ～40 MPa）和压力板法（吸力范围 0～1.5 MPa）控制土样的吸力,测定吸力平衡后土样的含水率和饱和度,得到全吸力范围内生物炭−黏土混合土的土−水特征曲线。试验结果表明：（1）3种吸力测试方法很好地表达了生物炭−黏土混合土全吸力范围内的土−水特征曲线。（2）生物炭能够影响黏土的保水性,但在一定的吸力范围内,生物炭−黏土混合土的保水性还与孔隙结构和孔隙中水的形态相关。（3）通过压力板法测得,试样的进气值随着生物炭掺量的增加而减小。当吸力值小于进气值时,曲线出现水平段,土样始终处于饱和状态,生物炭掺量越大,试样的保水性越好。（4）由生物炭−黏土混合土微观孔隙结构以及生物炭在黏土中的分布形态来解释生物炭改性黏土的保水能力随生物炭掺量的变化关系。 相似文献
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为了研究不同类型的生物炭对模拟地下水中去除Cr（Ⅵ）的影响，选用杨木、柳木、桃木和松木为原料，分别在300℃和600℃热解温度下，制备不同粒径、经氯化铁改性的和未改性的20种生物炭，设计了一系列批实验，探究不同种类的生物炭对模拟地下水中Cr（Ⅵ）的去除效果；并采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线近边吸收光谱（XANES）研究了生物炭去除Cr（Ⅵ）的机理。结果表明：在300℃下热解制成的改性生物炭，对Cr（Ⅵ）去除率均达到了99.0%以上；和粒径2 mm的生物炭相比，粒径<0.5 mm的生物炭对Cr（Ⅵ）有更好的去除效果；拟一级动力学方程较好地描述了300℃热解温度下杨木铁改性生物炭（FeCl3BC300Y）对Cr（Ⅵ）的去除过程。XANES分析结果表明，FeCl3BC300Y中的铬以三价的形态（Cr（Ⅲ））存在，FTIR分析表明羟基和羧基参与了Cr（Ⅵ）的去除。生物炭通过氧化还原和络合作用去除Cr（Ⅵ）。铁改性生物炭有望作为可渗透反应墙的填充材料，成为修复Cr（Ⅵ）污染地下水的新型材料。 相似文献
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生物炭作为一种廉价易得的材料,在土壤修复等各方面的功能已引起广泛关注,但其催化作用却鲜有研究。首次对生物炭(biochar-BC)催化过硫酸盐(Na2S2O8-PS)使偶氮染料金橙Ⅱ(AO7)脱色的可行性进行研究,对影响催化体系脱色效率的因素(包括pH、生物炭质量浓度和PS/AO7摩尔比)进行探讨,同时研究了生物炭的重复利用效果及前后性质变化。结果表明:PS/BC体系明显比单独的PS体系脱色效果好;两个反应体系都遵循一级反应动力学;PS/BC体系反应的最适pH接近中性;生物炭质量浓度越大,脱色效果越好;PS/AO7摩尔比越大,脱色效果越好,但是催化效果却没有相应的改善;生物炭重复利用后对AO7仍然有脱色效果;BC的孔大多位于层状结构表面,且为小孔,重复使用后,表面孔会堵塞;除了灰分和氧元素外,其他元素(C、N、H、S)含量都有一定程度的减小;BC表面官能团种类很多,主要有C=O、C=C、C-O、C-H,芳香族C=C和C-H以及-OH官能团;BC重复使用后-OH峰会消失。综上述,生物炭可以催化过硫酸盐对偶氮染料AO7进行脱色,原理是BC表面的-OH官能团与PS反应生成硫酸根自由基去除AO7。 相似文献
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采用固定化技术将吸附重金属能力较强的优势细菌固定,然后将其对Cd2+进行吸附规律研究。结果表明：固定化细菌对Cd2+吸附是动态过程,120 min达到吸附平衡;随着重金属Cd2+浓度的增加,固定化细菌对其吸附量呈线性增加,而随着离子强度的增加,固定化细菌对其吸附量呈线性降低;当吸附体系pH=6时吸附量最大;环境温度对固定化细菌吸附影响不显著;共存Pb2+降低了固定化细菌对Cd2+的吸附量。 相似文献
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生物炭对土壤理化性质影响的研究进展简 总被引：10，自引：0，他引：10
Biochar is an organic material with high carbon content, most aromatic structure and great stability resulting from high temperature thermal conversion (usually < 700 ℃) of organic materials under the completely or in part anoxic condition. Due to its stable chemical properties, biochar has received widely attention as a strategy to reduce greenhouse gas emissions. In addition, biochar shows great potential in soil improvement and environmental pollution remediation, and provides a comprehensive solution for the global climate change, food crisis and ecological pollution remediation. Biochar is a carbon rich material, in association with porous characteristics and high surface area which are favorable to accumulating soil moisture, to increasing the porosity, to reducing density and bulk density, and to promoting the formation of soil aggregation. All the above soil physical improvement can provide a good environment for the growth of plants. Furthermore, biochar is an ideal acidic soil amendment which can improve the pH of acidic soil. It contains nutrient element which can be directly released into soil, and its surface charge and functional groups are conducive to soil nutrient retention, such as the reduced leaching of NH+4 and NO-3, PO3-4, therefore improve the efficiency of nutrient elements. However, the effect of biochar amendments highly influenced by raw materials and pyrolysis conditions is of inconsistent and sometimes even contrast results can be concluded. In this paper, we summarize the current status and knowledge gaps about the effect of biochar amendments on soil physical and chemical properties and some suggestions are also strengthened. Finally, some possible negative impacts of biochar application and research suggestions are discussed in order to better use of biochar in agriculture. 相似文献
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阿特拉津是一种典型的环境激素, 铁氧化物是土壤矿物质的主要成分之一, 研究铁氧化物对阿特拉津的吸附行为有助于深入了解环境激素在环境中的行为.在研究阿特拉津的污染土壤与铁氧化物的混合物对阿特拉津吸附与解吸作用机理的基础上, 通过采用不同配比的土壤与铁氧化物的混合物对农药阿特拉津进行解吸行为过程的模拟, 并改变解吸时间、温度、pH值等因素, 研究影响解吸行为的主要因素.结果表明: 温度、pH值、铁氧化物与土壤的不同配比等因素均会对阿特拉津的解吸作用产生不同程度的影响.混合物对阿特拉津的解吸一般在4h左右便可达到动态平衡, 酸性或碱性环境以及适当的温度条件均会在一定程度上增强解吸作用, 且发现混合物比原土壤的解吸效果更明显. 相似文献
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Nowadays, the Fe-C coprecipitate mechanism is recognized by more and more scholars and becomes the hot topic in the environmental science. On the basis of discussing the interaction between iron oxide and organic matter, and the adsorption research progress of Fe-C complexes on heavy metals, the immobilization potential of Fe-C complexes on heavy metals in polluted soil were illustrated. The surface properties and physical characterizations of iron oxide are changed regularly with the interaction of organic matter, which lead to the higher adsorption capacity of Fe-C complexes in contrast to single iron oxide. Besides, the influences of pH values, organic matter types and surface properties of iron oxides on the adsorption capacity of Fe-C complexes on heavy metals were discussed. The excellent adsorption performance of Fe-C complexes in certain conditions will provide important theoretical basis for contaminated soil remediation. 相似文献
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Field application of biochar is intended to increase soil carbon (C) storage. The assessment of C storage potential of biochars lacks methods and standard materials. The reactivity of biochars and hydrochars may be one possible means of evaluating their environmental stability. The aim of this study was to evaluate the reactivity of biochar produced by gasification (GS) and hydrochar produced by hydrothermal carbonisation (HTC). The approach included analysis of the two different char types produced from the same three feedstocks. Moreover, we analysed the reactivity of Holocene charcoal (150 and 2000 yr old) to evaluate whether or not their use as standard materials to represent stable biochar is meaningful. We assessed carbon loss following oxidation with acid dichromate as well as hydrolysis with HCl. Our results showed that chemical reactivity is not a straightforward approach for characterising the stability of biochar and hydrochar. Acid hydrolysis showed little difference between HTCs and GSs, despite the contrasting elemental composition. Using acid dichromate oxidation, we determined that GSs contained ca. 70% of oxidation resistant C while the proportion for HTCs was < 10%. The different feedstocks had a slight, but significant, influence on the reactivity of GSs and HTCs. The content of oxidation resistant C decreased in the order 100 yr old charcoal = GSs > 2000 yr old charcoal > HTCs > feedstock and was related to elemental composition. This shows that acid dichromate oxidation may allow differentiation of the reactivity of modern biochars but that there is not necessarily a relationship between reactivity and age of Holocene charcoals. As the chemical reactivity of biochars may change with exposure time in soil, it is poorly suited for assessing their environmental residence time. 相似文献
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B. Sizirici I. Yildiz 《International Journal of Environmental Science and Technology》2018,15(12):2647-2656
Reducing heavy metal concentrations to allowable levels in landfill leachate before discharge is an extremely important process to prevent environmental pollution. Iron oxide-coated gravel was used in order to remove Cd(II), Cu(II), Pb(II), Fe(III) and Al(III) simultaneously in high-strength synthetic leachate samples. Batch and column studies were performed to determine the kinetics and mechanism of adsorption process. The experimental data obtained from batch study satisfactorily fitted to the Freundlich model indicating surface heterogeneity and multilayer adsorption process. The data obtained from kinetic studies followed the pseudo-second-order kinetics indicating adsorption governed by chemisorption. The metal adsorption order observed in the batch study was Pb(II)(99.72%) ≈ Cu(II)(99.61%) ≈ Cd(II)(99.51%) ≈ Fe(III)(99.3%) > Al(III)(93.3%) at pH 7. Average metal removals in the fixed-bed column were found to be 96.5% for Cu(II), 94.8% for Pb(II), 90% for Cd(II), 84% for Fe(III) and 67% for Al(III). Iron oxide-coated gravel column adsorption capacity ranged from 0.56 to 66.82 mg/g. Recovery efficiency of adsorbed metals via desorption was between 5–97.75% in first cycle and 2–80.3% in second cycle. 相似文献