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改性生物炭的制备及其在环境修复中的应用 总被引：1，自引：1，他引：0
生物炭具有较大的孔隙度和比表面积,吸附能力强,在环境污染修复、土壤改良和固碳方面应用广泛。由于高温热解过程会使生物炭官能团数量减少而降低其对某些特定污染物的吸附性能,同时,由于原始生物炭存在固液分离难的问题,通过改性生物炭提高其理化性质,并应用于环境修复受到了学术界和工业界的广泛关注。然而,目前针对改性生物炭的制备及其在土壤和水体修复中的应用综述较少。本文对近年来有关改性生物炭的文献进行了系统分析,总结生物炭的改性方法,简要阐述改性生物炭在环境(土壤和水体)污染修复中的应用,并深入探讨了磁性生物炭作为吸附剂和催化剂在水污染处理中的应用现状,最后对改性生物炭的研究方向提出了展望。 相似文献
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多种材料对铅镉污染农田土壤原位修复效果的研究 总被引：5，自引：3，他引：2
为选取费效比高的铅镉污染农田土壤修复材料,研究比较了黏土矿物和生物炭不同组合:硅藻土(Diatomite,D)、膨润土(Bentonite,BE)、海泡石(Sepiolite,S)、人造沸石(Artificial zeolite,AZ)、羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)、生物炭(Biochar,B)、硅藻土+生物炭(Diatomite/Biochar,DB)、膨润土+生物炭(Bentonite/Biochar,BEB)、海泡石+生物炭(Sepiolite/Biochar,SB)、人造沸石+生物炭(Artificial zeolite/Biochar,AZB)以及羟基磷灰石+生物炭(Hydroxyapatite/Biochar,HAB)等修复材料对农田土壤中铅镉的原位修复效果并对修复前后铅镉形态分布和土壤理化性质变化进行了跟踪。结果表明,修复21 d后,上述各修复材料对铅修复率大小顺序依次为:HADAZBESDBBEBAZBSBHABB,对镉修复率大小顺序依次为:SBAZBBHABBEBDSBEAZHADB;各修复材料均能提高铅、镉残渣态(RS)的比例。以HA为代表的黏土矿物在原位修复铅污染农田土壤有明显优势,含生物炭的修复材料在原位修复镉污染农田土壤中有明显优势,SB和AZB适合用于铅镉复合污染农田土壤,处理后农田土壤理化性质未发生较大变化。 相似文献
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基于生物炭性能提升技术的稻田重金属 污染修复策略研究展望 总被引：2，自引：1，他引：1
通过对生物炭吸附重金属机理相关文献的综合分析,并借鉴生物炭在水体及土壤环境中对重金属吸附性能的提升途径,初步探讨了在修复稻田土壤重金属污染中提升生物炭吸附性能的策略。就生物炭的制备过程而言,宜选择秸秆类、木质类作为制备源,这样可以降低二次污染风险;较高的制备温度有利于实现污染钝化效果的稳定性,较低的热解速率则可构造生物炭良好的孔隙结构,有助于污染修复效果的提升。就生物炭的改性策略而言,官能团修饰方法不仅可以增加修复效果的稳定性,还可实现对特定重金属污染的专性修复;磁性加载方法可实现土壤与重金属分离,有助于污染彻底修复,但亦须考虑过高过低载Fe量存在增加植物富集重金属的风险;酸改性技术存在活化土壤重金属的风险,但可选择磷酸类等具备多角度改性功能的酸类,以保证修复效果。 相似文献
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《江西农业学报》2022,(12)
通过对生物炭吸附重金属机理相关文献的综合分析,并借鉴生物炭在水体及土壤环境中对重金属吸附性能的提升途径,初步探讨了在修复稻田土壤重金属污染中提升生物炭吸附性能的策略。就生物炭的制备过程而言,宜选择秸秆类、木质类作为制备源,这样可以降低二次污染风险;较高的制备温度有利于实现污染钝化效果的稳定性,较低的热解速率则可构造生物炭良好的孔隙结构,有助于污染修复效果的提升。就生物炭的改性策略而言,官能团修饰方法不仅可以增加修复效果的稳定性,还可实现对特定重金属污染的专性修复;磁性加载方法可实现土壤与重金属分离,有助于污染彻底修复,但亦须考虑过高过低载Fe量存在增加植物富集重金属的风险;酸改性技术存在活化土壤重金属的风险,但可选择磷酸类等具备多角度改性功能的酸类,以保证修复效果。 相似文献
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土壤污染是我国当前面临的一项严峻的土地利用、粮食安全和生态环境问题,重金属污染由于其稳定性强、不易迁移、难以降解以及含有毒性成分等特点,严重危害土壤系统和生态系统。生物炭由于其自身比表面积、孔隙率较大以及官能团丰富等特点,对土壤重金属污染修复具有显著的效果。研究了生物炭对土壤重金属修复机理,综述了不同生物炭及改性生物炭复合材料对土壤重金属修复和改良情况,并结合实际,提出了加强针对多种重金属污染的生物炭修复技术研究和加强修复土壤重金属污染之后的土地利用研究等展望及建议。 相似文献
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不同种类生物炭对土壤重金属镉铅形态分布的影响 总被引：15，自引：4，他引：11
为探讨不同生物炭对土壤镉(Cd)、铅(Pb)复合污染的钝化修复效果,在Cd、Pb复合污染的土壤中施加不同种类、添加量的常见农业废弃物与城市污泥制备的生物炭,分析了土壤中Cd、Pb形态分配的变化,结果表明,添加生物炭可以改变土壤的理化性质,4种生物炭均显著提高了土壤的pH值、阳离子交换量和有机质的含量,与1%添加量相比,4%添加量增加幅度更大,pH、阳离子交换量和有机质含量分别比对照增加了2.7%~11.6%、12.7%~54.3%和252.0%~594.8%。4种生物炭不同程度地降低了重金属的弱酸提取态和可还原物质结合态含量,增加了可氧化物质结合态和残渣态的含量。不同种类生物炭相比,棉花秸秆炭对Cd的钝化效果最佳,其次为玉米秸秆、小麦秸秆和污泥生物炭,其中4%棉花秸秆炭处理下弱酸提取态、可还原物质结合态含量分别下降5.2%、25.5%,可氧化物质结合态、残渣态含量分别增加177.8%、166.7%。生物炭添加同样对土壤中Pb表现出了不同程度的钝化效果,不同生物炭对土壤中Pb的钝化能力表现为玉米秸秆炭小麦秸秆炭棉花秸秆炭污泥生物炭。相关分析表明,添加生物炭导致的土壤理化性质的变化可能是导致土壤重金属形态变化的重要原因。本研究结果表明,施用生物炭可有效改变土壤Cd、Pb赋存形态,促进Cd、Pb由生物有效性高的弱酸提取态、可还原物质结合态,向生物有效性低的可氧化物质结合态、残渣态转化,降低其生物可利用性,从而减轻土壤重金属污染危害。 相似文献
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当前农田土壤重金属污染现象十分严重,给农产品与食品安全带来严重威胁。生物炭因其特殊的结构及表面活性,加之原材料来源广、制备简单且环保,故在农田土壤重金属修复中受到越来越多的关注及应用,但初始生物炭对土壤重金属的固持效果还未达到理想状态。因此,对生物炭进行各种改性以提高其对重金属的固持效率已成为土壤污染修复领域的一个研究热点。综述国内外在生物炭热解前、共热解和热解后(化学浸渍、物理球磨和辐照)等多种改性方法与吸附、络合反应、沉淀等修复重金属机制方面的研究进展;并从改性生物炭的应用对农田土壤中重金属及其他理化性质、生物性状和农作物生长的影响等方面来诠释改性生物炭的研究意义;最后提出了可将生物炭磁性改性与共裂解、球磨改性等技术有机结合,在未来实践中利用磁性技术将施用时间较长、吸附饱和的生物炭进行回收,实现改性生物炭安全、高效、灵活应用,为改性生物炭的后续研究和应用提供理论基础和技术支撑。 相似文献
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为探究生物炭在寒区镍和镉复合污染酸性土壤修复方面的应用效果,通过溶液-土壤-植物三级筛选技术,系统研究了各类生物炭对镍和镉的吸附与固定及其对小白菜吸收、富集、转运镍和镉的影响。结果表明,在高温（600℃）下制备的生物炭对镍和镉的吸附能力较强,不同改性条件下菌糠炭和鸡粪炭对溶液中镍和镉的饱和吸附量和解吸量差异较大,其中CaCl2和KMnO4改性菌糠炭对镍和镉均有较强的吸附能力,且吸附后的镍和镉不易解吸。另外,CaCl2和KMnO4改性菌糠炭对土壤中有效态镍的固定率分别可达72.30%和67.30%,对有效态镉的固定率分别为52.05%和51.10%,且固定的镍和镉在土壤酸化和冻融条件下不易释放。CaCl2和KMnO4改性菌糠炭可以使土壤和叶片中的镍和镉由高迁移性向低迁移性转化,增强细胞壁和液泡等对镍和镉的固定截留能力,从而降低小白菜对土壤中镍和镉的富集和转运,使小白菜的株高、鲜质量、叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白的含量都显著增加,其中CaCl2改性菌糠炭的作用效果更为明显。综合溶液-土壤-植物三级筛选结果,CaCl2改性菌糠炭在寒区镍和镉复合污染酸性土壤安全、高效和持续修复方面具有重要的实际应用价值。 相似文献
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我国土壤重金属污染严重,生物炭因其特殊的理化性质,能够有效治理该污染。该文综述了影响生物炭去除效果的主要因素及其影响机制。不同原料制得生物炭具有不同理化性质,主要体现在比表面积的差异。农作物废料简单易得,制得生物炭修复效果显著,可作为最佳原料。制备温度和改性条件影响生物炭的比表面积、孔隙结构、碱性官能团等特性。其制备温度宜取600～700?℃,宜采用高锰酸钾改性法。生物炭施用量和配合施用材料主要影响土壤pH。其施用量宜控制在5％以内,配合施用材料宜选取碱性矿物材料(强碱性矿物质材料除外)和畜禽粪便类有机肥(猪粪肥除外)。 相似文献
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生物炭的土壤环境效应及其重金属修复应用的研究进展 总被引：4，自引：0，他引：4
生物炭独特的理化性质使其具有较高的稳定性及一定的吸附能力和阳离子交换能力（CEC）,同时还兼有使用成本低、技术原理简单、环境友好性突出等特点,不仅可解决土壤污染问题,还可以为农村过剩生物质处理提供解决途径,近年来生物炭在土壤污染修复治理方面的应用研究倍受关注。概述了生物炭的理化特性以及环境特性,着重介绍了生物炭在提高土壤 CEC、提升土壤 pH 值、增加土壤有机质（SOM）含量、提高微生物活性等方面的环境效应与土壤重金属迁移性之间的关系;对今后生物炭对土壤重金属迁移性及生物有效性的影响研究进行了展望,提出在进一步研究中,不仅要对不同生物质原材料、制备条件下的生物炭进行对比研究,还要根据土壤重金属污染的具体情况（土壤自身理化条件、重金属种类、含量、形态）,结合测土施肥的基本原理,对生物炭的土壤重金属修复能力进行长期、系统的研究。 相似文献
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选择湖南典型镉砷复合污染稻田,通过2018—2020年连续3 a的大田定位试验对10个镉砷同步钝化产品进行效果验证,为镉砷同步钝化产品连续施用的持续效果及镉砷复合污染稻田产品的选择提供参考。结果表明：10个钝化剂产品均具有同步降低稻米镉砷含量的效果,但不同钝化剂的稻米降镉、降砷效果不同,稻米降镉效果最好的是T9处理,3 a平均稻米降镉率为52.42%;其次是T4和T3,3a平均稻米降镉率分别为42.62%和40.96%;稻米降砷效果最好的为T7和T4处理,3 a平均稻米降砷率分别为34.15%和33.32%;整体上,钝化剂降低稻米镉含量的效果高于降砷的效果,且钝化剂的连续施用对稻米降镉和降砷皆具有一定的累加效应;另外,连续施用3 a钝化剂在一定程度上提升了土壤的p H值,且2018—2020年稻米镉含量皆与土壤p H值呈显著负相关,表明施用钝化剂提升了土壤p H值,并抑制了水稻对镉的吸收积累。综合考虑认为,T4、T8、T7和T10处理的钝化剂产品适用于镉砷复合污染土壤的修复治理,T9等其他处理的钝化剂产品适用于单镉污染耕地的修复治理。 相似文献
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选择湖南典型镉砷复合污染稻田，通过2018—2020年连续3 a的大田定位试验对10个镉砷同步钝化产品进行效果验证，为镉砷同步钝化产品连续施用的持续效果及镉砷复合污染稻田产品的选择提供参考。结果表明：10个钝化剂产品均具有同步降低稻米镉砷含量的效果，但不同钝化剂的稻米降镉、降砷效果不同，稻米降镉效果最好的是T9处理，3 a平均稻米降镉率为52.42%；其次是T4和T3,3 a平均稻米降镉率分别为42.62%和40.96%；稻米降砷效果较好的为T7和T4处理，3 a平均稻米降砷率分别为34.15%和33.32%；整体上，钝化剂降低稻米镉含量的效果高于降砷的效果，且钝化剂的连续施用对稻米降镉和降砷皆具有一定的累加效应；另外，连续施用3 a钝化剂在一定程度上提升了土壤的pH值，且2018—2020年稻米镉含量皆与土壤pH值呈显著负相关，表明施用钝化剂提升了土壤pH值，并抑制了水稻对镉的吸收积累。综合考虑认为，T4、T8、T7和T10处理的钝化剂产品适用于镉砷复合污染土壤的修复治理，T9等其他处理的钝化剂产品适用于单镉污染耕地的修复治理。 相似文献
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生物质炭材料来源广泛,制备工艺相对简单,且具备丰富的含氧官能团、发达的孔隙结构和表面电荷,对有机污染物和各类无机污染物(重金属、氮磷、放射性元素)均具有良好的潜在吸附能力,被认为是一种低成本、高效的新型环境功能吸附材料.本文针对重金属、氮磷等土壤无机物,在介绍生物质炭基本性质的基础上,综述了生物质炭吸附无机污染物的机制,探讨了应用于无机污染土壤缓解和修复的可行性,并指出了相应的发展趋势.生物质炭的基本特性受来源材料性质、裂解温度等主要因子的影响,其碳含量和结构、H/C比值、孔隙结构、pH等性质有较大差异,这也导致生物质炭对重金属、氮磷等无机污染物的吸附机制包含了表面物理吸附、络合作用、静电引力、阳离子交换、共沉淀、碘-碳特殊作用等多种机制.然而,受土壤复杂理化性质和生物活性、生物质炭迁移性和稳定性等因素影响,生物质炭在无机污染土壤缓解和修复中的应用有很大潜力,但尚存在不确定性、调控性差等问题,甚至反而会活化土壤中的污染物.因此,在应用生物质炭缓解和修复重金属污染土壤时,应充分考虑土壤性质、污染程度和类型与生物质炭性质的匹配度.生物质炭更适合pH和有机质含量较低的镉、铅、铜、锌等重金属污染土壤;与低温生物质炭相比,高温生物质炭的适用范围更广. 相似文献
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砷污染土壤原位钝化材料修复效果及机制的研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
《江苏农业科学》2019,(22)
基于钝化材料的原位修复是砷污染土壤的一种重要修复技术。本文综合分析了前人在该领域的研究成果,介绍了原位钝化修复砷污染土壤的磷基材料、含铁材料、生物炭及其他材料对砷污染土壤原位钝化修复的效果和机制等方面的国内外研究进展,并对该领域今后的重点研究方向进行展望。总体而言,含铁材料治理砷污染土壤具有较好的效果,而磷基材料和生物炭材料对砷的原位钝化修复效果存在争议,不同研究得到的修复效果往往并不一致,其中,磷基材料多用于砷污染土壤的植物修复中;不同材料钝化砷的机制各不相同,主要是吸附、共沉淀和氧化还原机制等。针对当前应用钝化材料原位修复砷污染土壤中存在的问题,指出了应加强砷污染土壤原位复合钝化材料和联合修复技术的研发,并加深修复机制以及钝化效果的长期性和稳定性等方面的研究。 相似文献
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2种生物炭对Pb、Cd污染土壤的修复效果 总被引：1，自引：0，他引：1
以污泥和发酵床废弃垫料热解制备的生物炭为钝化剂,采用土壤培养试验的BCR分级提取方法研究生物炭对铅(Pb)、镉(Cd)单一和复合污染土壤中重金属形态变化的影响。采用小白菜盆栽试验,研究添加2种生物炭对植株生物量和地上部重金属含量的影响。结果表明:添加生物炭可以促进重金属从弱酸提取态向可氧化态和残渣态转化并降低其生态风险;可以提高小白菜的生物量,其中垫料生物炭处理达到了显著性效果;能降低小白菜地上部Pb、Cd的含量,且在单一重金属污染土壤处理中达到显著性效果;与污泥生物炭相比,垫料生物炭钝化修复Pb、Cd污染土壤的效果更佳。 相似文献
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虾壳生物炭对Cd-As复合污染土壤修复效应及土壤可溶性有机碳含量的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
为探究虾壳生物炭对Cd、As复合污染土壤的修复效果和作用机制,将小龙虾壳厌氧热解制备成生物炭,通过土壤静态培养实验,在广东酸性和新疆碱性Cd、As复合污染土壤中添加不同剂量的虾壳生物炭(质量比为0.5%、1%和3%),研究虾壳生物炭对土壤理化性质、Cd-As有效性和形态分布特征的影响,同时分析其对土壤可溶性有机碳的影响。结果表明:施加虾壳生物炭可显著提高土壤pH、有机碳、碱解氮、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾、全氮和全磷含量(P0.05),增幅随生物炭添加量的增加而增大。与不加生物炭的对照相比,添加0.5%～3%虾壳生物炭可使酸性土壤有效态Cd含量显著降低15.76%～26.50%,却使有效态As含量增加11.64%～24.53%;而生物炭添加可显著降低碱性土壤中有效态As、Cd含量(P0.05),降幅分别为3.51%～8.12%和4.43%～28.90%。在土壤As、Cd形态分布上,添加虾壳生物炭增加了土壤中钙结合态As的比例,促进了土壤Cd由可交换态向残渣态转化。此外,添加虾壳生物炭显著提高了土壤可溶性有机碳含量,且土壤可溶性有机物的紫外光区吸收强度和芳香化程度有所增强。研究表明,虾壳生物炭可降低碱性土壤中Cd、As有效性,同时提高土壤养分含量,是一种绿色可持续的土壤钝化修复材料,具备碱性土壤Cd、As复合污染修复的潜在应用价值。 相似文献
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生物质材料与营养物配施对石油污染土壤的修复 总被引：2，自引：1，他引：1
为研究营养物质、玉米秸秆碎屑和生物炭材料对石油污染土壤修复效果的影响,对4个处理组修复后土壤理化性质、修复中和修复后土壤生物特征和石油烃类物质的去除率,以及上述指标的相关关系进行分析。结果表明:添加玉米秸秆碎屑和生物炭能够显著降低土壤容重,增加土壤孔隙度,并提高土壤田间持水量(P0.05)。在石油污染土壤中添加营养物和两种疏松材料均能提高土壤中微生物数量,其中生物炭与营养物联合处理组效果最佳,修复90 d微生物数量达到7.24×107CFU·g~(-1)。修复后玉米秸秆碎屑与营养物联合处理组和生物炭与营养物联合处理组总石油烃和不同组分烃类物质明显减少,尤其是生物炭联合处理组,明显高于单独营养物处理组和对照组。土壤理化性质、微生物数量、石油烃去除率三者之间多呈显著相关,其中土壤孔隙度和总氮对微生物影响较大,微生物对石油烃类的去除作用明显。因此,添加生物炭材料并配施营养物质既可以改善土壤物理性质又能够为微生物提供充足的养分,进而增强石油污染土壤的修复效果。 相似文献