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为研究不同原料生物炭理化性质的差异,以苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭、污泥生物炭和褐煤生物炭6种生物炭为测试材料,利用傅里叶红外光谱仪和Boehm滴定法对生物炭表面官能团进行定性和定量分析,用电子扫描显微镜观察生物炭表面形貌,并测定生物炭的pH值、有机碳含量和阳离子交换量等基本理化性质。结果表明,除污泥生物炭呈弱酸性外(pH=6.76),其他生物炭均呈碱性(pH=8.49~9.96)。苜蓿秸秆生物炭有机碳含量最高(588.43 g·kg~(-1)),污泥生物炭最低(168.17 g·kg~(-1))。阳离子交换量大小排序为,苜蓿秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭葡萄藤生物炭小麦秸秆生物炭污泥生物炭褐煤生物炭。FTIR图谱表征显示,生物炭表面存在芳香烃类和含氧基团,生物炭的结构以芳环骨架为主。苜蓿生物炭表面官能团总数最多,污泥生物炭最少。扫描电镜(SEM)结果表明,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭表面有明显孔隙结构,褐煤生物炭和污泥生物炭表面并无明显的孔隙结构。综上,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭适用农田土壤改良与培肥,褐煤生物炭和污泥生物炭可尝试用于污染土壤的修复,同时污泥生物炭可用于盐碱土的改良。 相似文献
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2,3-丁二醇是一种重要的化工产品,利用棉秆水解液替代淀粉原料制备2,3-丁二醇可保证粮食安全并降低成本。该文以棉秆稀酸水解液为基础,研究了其中糠醛和苯酚微波辅助加热-活性炭吸附的脱毒条件,优化结果为：活性炭用量1%、微波功率330 W、作用时间10 min。在此工艺条件下,糠醛的去除率为81.2%,苯酚的脱除率为92.3%,总糖的损失为10.6%。脱毒棉秆水解液为底物发酵生产2,3-丁二醇研究表明,水解液浓度为40 g/L时Klebsiella pneumoniae XJ-Li菌体浓度和2,3-丁二醇的产率最高,补料批式发酵可以缓解高浓度棉秆水解液对微生物生长与代谢的抑制作用。通过采用添加60 mg/L维生素C和维持发酵液pH值于5.5的复合调控方法,2,3-丁二醇的质量浓度达到了45.1 g/L,产率为0.45 g/g。发酵试验表明脱毒的棉杆水解液作为碳源发酵制备2,3-丁二醇具有可行性。 相似文献
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稻壳炭制备工艺参数对吸附性能的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
以稻壳为原料，采用水热法制备稻壳炭，将稻壳炭用于吸附印染废水中亚甲基蓝。利用XRD、SEM、TG、FT-IR等手段对稻壳炭进行表征分析，探究炭化温度和炭化时间对稻壳炭理化性质和亚甲基蓝吸附性能的影响。结果表明，炭化温度是影响稻壳炭吸附性能的重要因素，炭化温度为180～220 ℃，稻壳炭对亚甲基蓝去除率高于90%，亚甲基蓝的吸附量大于6.27 mg/g，其中，炭化温度为200 ℃、炭化时间为8 h，稻壳炭结构完整，孔隙结构良好，含氧官能团数量较多，吸附活性点位较多，对亚甲基蓝吸附性能较好，去除率和吸附能力分别为93.04%和6.62 mg/g。随着RH-200-8稻壳炭再生次数的增加，稻壳炭的去除率略有下降，RH-220-8-3（即稻壳炭使用第3次）的亚甲基蓝去除率达82.20%（10 h）。 相似文献
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选择稻草、玉米秸秆和油菜秸秆作为制备生物质炭的原料，分别用H2O2和HNO3/H2SO4对生物质炭进行改性处理，以未改性的生物质炭和HCl处理的生物质炭作为对照。按土重3%的比例向采自安徽郎溪的酸性水稻土中添加上述生物质炭，在经历一个干湿交替周期后，进行Cd(Ⅱ)吸附/解吸实验，研究添加生物质炭对水稻土吸附Cd(Ⅱ)的影响及其机制。结果表明，两种改性方法均有效增加了生物质炭表面的质子结合位点数，且HNO3/H2SO4改性对生物质炭表面羧基官能团的扩增效果更显著。官能团的增加使得添加了HNO3/H2SO4改性生物质炭的水稻土对Cd(Ⅱ)的专性吸附能力显著增强。因此，添加HNO3/H2SO4改性生物质炭可以作为酸性水稻土吸附固定重金属Cd的一种新型方法。 相似文献
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畜禽粪便生物炭内源重金属在酸性土壤中的迁移转化 总被引：2，自引：2，他引：0
为探究生物炭内源重金属在酸性土壤中的迁移转化规律,科学指导畜禽粪便生物炭农田应用,该研究以猪粪生物炭为研究对象,开展土壤培养试验,利用扫描电镜、物理吸附、X射线衍射物相分析、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体质谱等方法表征不同培养时间生物炭表面形貌、孔隙结构、元素分布的变化规律,以及土壤孔隙溶液中重金属、磷酸盐等组分的变化规律。结果显示生物炭内源重金属Cu、Zn主要存在形态为氧化提取态,Cu、Zn氧化提取态比例分别为79.37%和53.43%,生物炭矿物质元素主要以氧化物形式存在于生物炭颗粒表面,施入酸性土壤后,生物炭比表面积及孔容增加,颗粒表面Cu、P、K等元素含量降低,土壤孔隙溶液中pH值、EC、Cu与PO43-含量显著升高,PO43-的浓度范围为2.26～298.00 mg/L,Cu的浓度范围为1.81～2.86 μg/L,生物炭颗粒粒径越小,PO43-和Cu溶出率越高,生物炭施入土壤30 d时,土壤孔隙溶液中PO43-和Cu的浓度最高。研究表明酸性土壤可促进以碳酸盐、磷酸盐氧化物形式存在的Cu以及被碳酸根与磷酸根沉淀的Cu不断释放进入土壤,但生物炭内源Zn在酸性土壤环境不易释放,且生物炭可吸附土壤中的Zn,降低Zn的生物有效性。 相似文献
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铁锰镁离子改性生物炭对溶液硝态氮的吸附性能研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为突破生物炭对硝态氮吸附的局限性,以花生壳为原料,在600℃条件下热解制备生物炭(BC),分别用FeCl3、MnCl2、MgCl2对其进行金属负载改性(BC-Fe、BC-Mn和BC-Mg),设计批量吸附试验,结合扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等进行表征分析。结果表明,铁、锰、镁离子改性使生物炭的比表面积增大6.67~12.16倍,孔容增加3.30~6.00倍,并显著增强了对硝态氮($\text{NO}_{3}^{-}$-N)的吸附性能(P<0.05),吸附量较BC增加11.5%~17.1%,BC-Fe、BC-Mn和BC-Mg对$\text{NO}_{3}^{-}$-N的最大吸附量分别为41.58、39.04、39.58 mg·g-1,铁、锰、镁离子与炭的最佳质量比分别为0.80、0.20、0.20,铁离子改性效果最好;酸性条件有利于改性生物炭对$\text{NO}_{3}^{-}$-N的吸附,吸附动态符合Langmuir方程(R2=0.935~0.961),吸附过程符合准一级动力学方程(R2=0.971~0.980)。综上,通过金属离子改性,增大了生物炭的比表面积和孔容,优化了表面结构。此外,改性生物炭表面的含氧官能团和金属离子能通过形成氢键或静电作用吸附$\text{NO}_{3}^{-}$-N,进而增强对$\text{NO}_{3}^{-}$-N的吸附能力。本研究结果为生物炭吸附材料的制备及吸附性能优化提供了理论依据。 相似文献
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为研究改性生物炭在水溶液中对Cu2+的吸附性能,利用硅酸钠溶液、氯化镁溶液、过氧化氢溶液制备了3种不同改性小麦秸秆生物炭,通过使用扫描电镜-X射线能量色散光谱（scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectroscopy,SEM-EDS）和傅里叶红外光谱（Fourier infrared spectroscopy,FTIR）等技术对改性前后的生物炭进行表征分析,探究其表面形貌、官能团等性质变化。硅酸钠改性生物炭（sodium silicate modified biochar,SBC）的比表面积与孔容最大,分别为43.69 m2/g、5.30 cm3/g,比未改性生物炭（biochar,BC）（6.02 m2/g、1.40 cm3/g）分别增加了6.25、2.79倍。由SEM-EDS结果表明,改性生物炭均出现C元素质量分数下降、O元素质量分数增加的现象,其中,SBC的C元素和O元素质量分数变化最大,且SBC和氯化镁改性生物炭（magnesium chloride modified biochar,MBC）上负载了大量含Si和Mg的颗粒。FTIR结果表明,改性处理均能增强官能团的峰值,硅酸钠改性增强程度最大。另外,过氧化氢改性生物炭（hydrogen peroxide modified biochar,HBC）、BC、MBC 和SBC对Cu2+的吸附动力学过程更符合准一级动力学模型,BC、MBC、SBC对Cu2+的等温吸附过程更符合Langmuir模型,HBC对Cu2+的等温吸附过程更符合Freundlich模型。分析吸附模型参数可知,改性生物炭MBC、SBC和HBC中,SBC对Cu2+的吸附能力更强,其理论吸附量可以达到230.20 mg/g,该结果可为改性生物炭对Cu2+污染水体的治理提供理论依据。 相似文献
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微波辅助提取中pH值与脱色对苹果果胶的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
为了得到高得率、高品质的苹果果胶,该文利用不同pH值的盐酸溶液对苹果渣中果胶进行微波辅助提取（Microwave-assisted extraction, MAE）,之后对果胶提取液进行大孔树脂XAD-16HP脱色,研究了pH值与脱色对果胶得率和品质的影响。结果表明：微波辅助提取工艺中随着pH值的升高,果胶得率、半乳糖醛酸质量分数和总离子含量减少,酯化度、黏均分子量和总多酚增加,褐变度无显著变化;大孔树脂吸附脱色后果胶褐变度、总多酚、彩度C*值显著下降,色调角H°值显著增加,半乳糖醛酸质量分数和酯化度没有 相似文献
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农田土壤中生物质炭的老化及其对有机污染物吸附-解吸影响的研究进展 总被引：1，自引：1，他引：0
生物质炭独特的表面性质、形貌结构及丰富而离散的孔隙系统使其对有机污染物具有良好的持留与吸附作用,可望用于土壤污染控制与修复。在田间条件下,进入土壤的生物质炭自身不稳定组分会发生转化、淋溶,并与土壤发生相互作用出现老化现象,导致生物质炭的化学与物理性质发生显著变化。生物质炭在土壤中的老化过程具有复杂性和多样性,主要包括:生物质炭化学性质的变化,如无机元素的流失、表面官能团组成的变化以及部分矿化反应;生物质炭物理性质的改变,主要是土壤有机质和矿物质对生物质炭的包覆作用造成生物质炭的孔隙特征发生改变。生物质炭在土壤中的老化可能会导致有机污染物的吸附-解吸行为发生改变,且受土壤、生物质炭以及污染物性质的影响较大。本文综述了生物质炭在农田土壤中的老化机理及主要影响因素研究方面的进展,总结了生物质炭在土壤中的老化对有机污染物吸附-解吸行为的影响,提出了尚待解决的相关前沿科学问题。 相似文献
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为改善生物质焦的吸附性能,以玉米芯为原料,在N2和CO2气氛下以"一步法"制备活性焦,再经有机胺甲醇溶液浸渍,获得改性生物质焦。在120℃下研究改性焦的SO2吸附特性,获得吸附穿透曲线和吸附量,并对脱硫前后固体焦颗粒的理化结构及元素组成进行分析,探讨浸渍剂浓度对改性生物质焦理化特性及其SO2吸附性能的影响。结果表明,随着有机胺浓度的增加,焦炭表面氮含量和表面官能团数量明显增加,但孔隙结构恶化,而SO2吸附出现先降后增的趋势,CC850-10%的饱和吸附量达156.22 mg/g,相较于前驱体的57.78 mg/g,吸附性能显著提升。有机胺浸渍改性通过增强化学吸附作用,可有效改善生物质焦的吸附性能。研究结果对于生物质焦应用于烟气净化技术具有参考价值。 相似文献
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为提高棉秆的纤维素酶水解效率,该研究以乙二醇为预处理溶剂,氯化铁为催化剂对棉秆进行预处理,实现了棉秆木质素和半纤维素的有效去除,提高了酶水解效率。以木质素和半纤维素的去除率为指标,运用正交试验方法优化乙二醇-氯化铁预处理条件。结果表明,棉秆在90%乙二醇水溶液,0.1 mol/L氯化铁,固液比1∶15,160 ℃条件下处理20 min,木质素和半纤维素去除率分别为85.7%和88.9%。相较原料,预处理后棉秆酶解率提高了7.6倍,葡萄糖产率达到100%（基质浓度5%,酶载量8.3 FPU/g,水解72 h条件下）。通过结构表征发现乙二醇-氯化铁预处理使棉秆的比表面积增大,致密结构被破坏,有效提高了棉秆的纤维素酶可及性。 相似文献
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在600℃的热解温度下通过添加不同比例的碳酸钾制备活性生物炭。对比分析了碳酸钾活化生物炭(KBC)和普通生物炭(BC)的特性,包括生物炭红外光谱特征、表面官能团、比表面积和孔径分布及吸附动力学过程等。结果表明,经碳酸钾活化的生物炭比表面积大为提高,最高达到566 m2 g-1(KBC-2-600),而普通生物炭(BC600)的比表面积仅为86.8 m2 g-1,KBC600系列的介孔容积和微孔容积均显著高于BC600,介孔容积平均扩大了16倍,微孔容积平均扩大了4倍,同时提高了微孔率。经碳酸钾活化的生物炭表面官能团的数量和饱和度发生改变,在1 256 cm-1~3 414 cm-1处,官能团的总体含量均低于普通生物炭,酯类羰基消失,形成氢键的能力减弱,非饱和醚类增加,芳香性和非极性提高,此表面特征更有利于吸附非极性芳香类污染物。对萘吸附的动力学实验表明,BC600和KBC-4-600均适合以二级动力学模型拟合,经碳酸钾活化后,生物炭的吸附性能提高,颗粒内扩散模型拟合结果表明,经碳酸钾活化后,生物炭内部孔隙复杂程度和数量均得到提高。碳酸钾活化的生物炭表面性质优良,作为高效吸附剂用于修复非极性芳香类污染有很大潜力。 相似文献
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改性生物质炭对棉秆热解挥发分析出特性的影响 总被引：4，自引：4，他引：0
生物质焦炭由于其复杂的结构特点和无机矿物质的存在,使得其对快速热解过程中挥发分的析出有着重要的影响。此外生物质本身所含的大量金属盐也促进了焦炭与挥发分的反应。该文通过酸洗和负载Na、K、Mg、Fe金属氯盐等探讨棉杆热解焦炭对生物质热解特性的影响。试验温度为500℃,研究发现棉秆热解炭对酸类、脂类和醛类有明显抑制作用;对酚类、呋喃类以及糖类有促进作用;酸洗以及负载不同金属盐后生物炭的存在使得生物油的产量降低,而气体产率增加;金属离子对酚类富集作用顺序为:KNaFeMg,Fe Cl3的添加有利于氢气的增加,氢气体积分数达12.96%,而KCl和Mg Cl2对CO的生成促进作用明显,产量分别为49.22%和49.38%;金属离子对挥发分裂解影响要强于单纯增加下层催化段焦炭质量。 相似文献
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棉秆微波蒸煮碱法制纸浆的工艺优化 总被引：1，自引：1，他引：0
为了探索出棉秆常压下采用微波辐射方法的蒸煮新工艺,该文在分别考察了总碱量、混合碱用量比、辐射时间、辐射功率对蒸煮制浆效果单因素影响的基础上,通过正交试验确定其较佳工艺条件是:总碱量为18%,NaOH:Na2SO3质量比为4:7,固液比为1:8,微波辐射时间为45min。结果表明,在较佳工艺条件下,棉秆浆得率可稳定在53.3%左右、硬度在20左右。所得纸浆与常规化学浆相近。结果为棉秆资源的应用开辟一条新途径,为中国纸浆产业新的原料来源与制浆方法提供参考。 相似文献
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M. T. Fernández-Pazos B. Garrido-Rodriguez J. C. Nóvoa-Muñoz M. Arias-Estévez M. J. Fernández-Sanjurjo A. Núñez-Delgado E. Álvarez 《Water, air, and soil pollution》2013,224(1):1-12
In this study, high surface area porous carbons were synthesized by chemical activation using petroleum coke as the precursor and KOH as the activation agent. The pore structure of the as-synthesized activated carbons was characterized by nitrogen adsorption, and their CO2 sorption capacities were measured by a magnetic suspension balance at 1 and 10 bar, respectively. The effects of activated carbon preparation parameters (preheating temperature, preheating time, activation time, heating rate during the pyrolysis, and particle size of the precursor) on porous texture, CO2 adsorption capacity, and CO2/N2 selectivity of the activated products were investigated. It has been found that at 1 bar, the CO2 adsorption capacity is determined by the micropore contribution, i.e., the ratio between micropore surface area and Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area of the sorbents, while at 10 bar, CO2 adsorption capacity is related to the BET surface area of the activated products. The maximum CO2 adsorption uptake of 15.1 wt% together with CO2/N2 selectivity of 9.4 at 1 bar were obtained for a sample activated at 700 °C indicating its high potential in the capture of CO2. 相似文献
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In this work, the adsorption of three basic dyes, namely methylene blue (MB), crystal violet (CV) and rhodamine B (RB) on the humic acid (HA) immobilized pillared clay (PILC) (HA-PILC) was studied. The adsorption capacity of dyes at 30 °C using HA–PILC was foundto be 2.6, 2.0 and 2.3 times greater than that using PILC for the removal of MB, CV and RB, respectively for an initial concentrationof 250 μmol dm-3. The adsorption process was pH dependent. The maximum dye adsorption on HA-PILC was observed at a pH of 5.0–7.0 (removal of 95.2–99.2% for MB, 92.7–97.3% for CV and 83.4–91.0% for RB) with no significant increase in removalsbeyond a pH of 7.0. The adsorption process could be best describedby the Urano and Tachikawa model showing that particle diffusion controlled adsorption. Equilibrium adsorption data were analyzed using the Langmuir, Freundlich and Redlich-Peterson isotherms. Dye adsorption was best described by the Freundlich model. The monolayer adsorption capacities of HA-PILC calculated using the Langmuir isotherm were 608.4, 484.7 and 413.1 μmol g-1 for MB, CV and RB, respectively. The linear Sheindorf-Rebhun-Sheintuch equation (Multicomponent Freundlich-type), was applied to the isotherm data obtained for each binary-solute combination of MB, CV and RB. The study showed that HA-PILC was an excellent media for the removal of basic dyes from aqueous solutions, based on adsorption kinetics and capacity. 相似文献
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Geun-Hyoung Choi Deuk-Yeong Lee Dong-Cheol Seo Leesun Kim Sung-Jin Lim Song-Hee Ryu Byung-Jun Park Jeong-Han Kim Jin Hyo Kim 《Water, air, and soil pollution》2018,229(1):24
Persistent organic pollutants (POPs) immobilization in farm land is an important issue to solve the residue in crop, and char has been considered for the remediation. In here, three commercially available chars like powdered oak char (POC), granulated oak char (GOC), and rice husk char (RHC) including powdered activated carbon (PAC) were investigated for their potential to adsorb and immobilize endosulfan in the soil. The maximum adsorption capacities (mg g?1) of the applied chars as POC, GOC, and RHC were 714.8, 322.6, and 181.8, respectively, and the capacity of POC was similar with PAC (713.8). In addition, the pore volume (0.138 cm3 g?1) and the surface area (270.3 m2 g?1) of POC were over 3-fold higher than GOC and RHC. The bioconcentration factor (BCF) reducing effect of α-, β-endosulfan, and endosulfan sulfate in oriental radish (Raphanus sativus var. sativus) was investigated by amendment of three commercially available chars to the contaminated soils. The BCF of total endosulfan was 0.025 in the radish root. POC treatments effectively suppressed the endosulfan uptake (BCF 0.002). However, GOC and RHC showed little BCF reducing effect of endosulfan in radish. 相似文献
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Shaobing Ge Xiaowei He Jiawei Zhao Libing Duan Junwei Gu Qiuyu Zhang Wangchang Geng 《Water, air, and soil pollution》2017,228(12):460
Mesoporous silica with wormhole framework structure (HMS-OH) and its amine-functionalized material (HMS-NH2) were prepared through an electrically neutral assembly pathways, post-grafting process of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), respectively. Their adsorption behaviors toward cationic dyes as well as heavy metal ions in aqueous system and the capture capacities for CO2 molecules all have been investigated. As-synthesized HMS-OH showed a high removal efficiency and rapid sorption rate to cationic dyes because of large surface area and versatile pore structure. HMS-NH2 exhibited better heavy metal ions and more CO2 gas sorption capacities due to the intrinsic property of amine groups grafted on the surface. The adsorption isotherms of methylene blue (MB) onto HMS-OH, Cu(II) onto HMS-NH2 were fitted with Langmuir model and kinetic processes followed well the pseudo-second order pattern. There results revealed that both HMS-OH and HMS-NH2 had a potential application in the treatment of cationic dyes, heavy metal ions, and greenhouse gas CO2. 相似文献