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1.
磁性玉米秸秆生物炭对水体中Cd的去除作用及回收利用 总被引：1，自引：3，他引：1
以农田生态系统废弃农作物秸秆资源化利用为前提,以生物炭去除水体重金属镉(Cd)污染及其回收利用为目的,该文以500℃裂解的原始玉米秸秆生物炭(MSB,maize straw biochar)和磁性玉米秸秆生物炭(MMSB,magnetic maize straw biochar)试验材料,在2种生物炭的表面性状进行表征的基础上,探究了不同吸附条件下生物炭对污染水体中Cd(Ⅱ)的吸附去除作用及其回收利用的可能性。结果表明:MSB和MMSB对Cd(Ⅱ)的吸附量在pH值为5时达到最大,其最大吸附量分别为27.52和33.45 mg/g;当MSB和MMSB添加量为1.4和0.8 g/L时,对Cd(Ⅱ)的去除率分别可达85.15%和95.48%;Langmuir方程能更好地模拟等温吸附行为,MSB和MMSB达到平衡时的最大吸附容量分别为26.03和43.45 mg/g,趋近实际值;动力学数据与二级动力学方程拟合度更高,MSB和MMSB的平衡吸附量Qe理论值分别为13.42和24.31 mg/g;MMSB对其表面吸附Cd(Ⅱ)的解吸率均显著低于MSB。磁性生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附效率和固着能力增强可能与其较高的pH值、更大的比表面积、更多的极性含氧官能团有关。此外,在外部存在磁场的情况下,磁性生物炭可以通过磁力作用加以回收再利用。研究成果对促进农业废弃物的资源化利用以及水体环境中重金属净化技术的进步均有重要意义。 相似文献
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油料作物秸秆生物炭对水体中铅离子的吸附特性与机制 总被引：2，自引：8，他引：2
为探索利用废弃生物质资源制备生物炭去除水体中Pb~(2+)污染的可行性,以农业废弃物胡麻秸秆和油菜秸秆为原材料,采用限氧裂解法在700℃条件下制备油菜秸秆(rape straw)生物炭和胡麻秸秆(flax straw)生物炭,通过2种生物炭对Pb~(2+)的批量吸附试验,利用4种吸附动力学模型(拟一级动力学、拟二级动力学、Elovich模型和颗粒内扩散模型)和4种等温吸附模型(Langmuir、Freundlich、Temkin和D-R模型)研究了胡麻和油菜秸秆生物炭对Pb~(2+)的吸附行为。同时,通过(brunauer emmett teller,BET)比表面积和孔径分析、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等手段对生物炭的结构和性质进行了表征,初步探讨了2种生物炭对Pb~(2+)的吸附机制。结果表明,胡麻和油菜秸秆生物炭分别在4 h和10 h达到吸附平衡,理论最大吸附量分别达到220.07和307.59 mg/g;2种生物炭对Pb~(2+)的吸附符合拟二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,表明其吸附过程为单分子层吸附;2种生物炭对Pb~(2+)的吸附作用为物理-化学复合过程,吸附机制主要包括静电作用、离子/配体交换、阳离子–π作用。研究结果可为油料作物秸秆的资源化利用和生物炭对水中重金属污染防治提供理论依据。 相似文献
3.
研究芦苇不同生育期盐碱土离子含量的动态变化,为生物措施治理盐碱土壤的应用提供参考。自制水泥圆柱装置,0.8 m（内径）×0.98 m（高度）20个,用陕西定边盐碱土进行填装,一排10个装置分别种植芦苇,另一排10个装置不种植任何作物,采用土钻在芦苇各生育期取每个装置0—20 cm土样,分别测定了芦苇出苗期、展叶期、开花期、成熟期和枯黄期盐碱土pH,电导率,Ca2+,Mg2+,K+,Na+,CO32-,HCO3-,Cl-,SO42-的含量。芦苇在整个生长阶段能促进盐碱土壤的pH值降低0.65个单位,电导率总体下降756.55 μS/cm,Ca2+含量减少138.70 mg/kg,SO42-含量减少115.35 mg/kg,Cl-含量减少57.76 mg/kg,HCO3-含量减少57.76 mg/kg,Na+含量减少55.58 mg/kg,CO32-含量减少31.66 mg/kg,Mg2+含量减少26.93 mg/kg,K+含量减少12.65 mg/kg。盐碱土上种植芦苇比不种植芦苇的土壤pH,电导率,Ca2+,Mg2+,K+,Na+,CO32-,HCO3-,Cl-,SO42-含量均有所降低,芦苇可能存在富集盐分的能力,在一定程度上能改良陕西定边土壤的盐碱化状况。 相似文献
4.
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
5.
不同原料生物炭对氮、磷、钾的吸附和解吸特性 总被引：5，自引：2，他引：3
6.
为高效去除废水中过量的磷酸盐为目的，该研究将研究利用艾草生物质与镧溶液共生共热的方法制成具有大量纳米级碳酸氧镧突起的镧基复合生物炭材料，研究了材料投加量、初始磷酸盐浓度、吸附时间、初始溶液pH值和共存离子对其吸附磷酸盐性能的影响及饱和磷吸附镧基复合生物炭材料（La-CB2-P）对生菜种子发芽率的试验。试验结果表明：La-CB2最佳投加量为1 g/L，最佳吸附温度为25 ℃，对磷酸盐的吸附主要为多分子层吸附，Langmuir模型模拟最大吸附容量为126.82 mg/g，并在12h内达到吸附平衡，酸性至中性水环境中La-CB2吸附性能更优，并对碱性水环境的pH值具有缓冲作用，在pH值为3时La3+浸出率为7.66%，其他pH值条件下仅为0.029%左右，在磷吸附过程中La-CB2的DOC溶出量随着初始溶液pH值的升高呈先增后减的趋势，在多种共存阴离子中对磷酸盐具有很强的选择性吸附，水体中的腐殖酸会大幅度降低La-CB2对磷酸盐的吸附性能。饱和磷吸附镧基复合生物炭材料（La-CB2-P）能够作为磷缓释肥显著促进生菜发芽，对La-CB2在富营养水体的磷吸附及资源回收提供了大量的理论基础。 相似文献
7.
温度及过筛方式对猪粪和稻秆炭理化特性和镉吸附的影响 总被引：6，自引：2，他引：4
该文以猪粪、水稻秸秆为原料,采用2种过筛处理(热解前、后过筛),于300~700℃下制备生物炭,通过电镜扫描(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对其进行表征并分析其理化性质,探讨不同处理生物炭理化性质及镉吸附能力之间的相关关系,并优选出以修复土壤镉污染为目标的生物炭处理。结果表明:1)稻秆生物炭的镉吸附能力(最大吸附量为69.2 mg/g)显著高于猪粪生物炭(最大吸附量为36.4 mg/g)。制备温度为300℃时,前、后过筛处理的稻秆生物炭对镉的吸附能力分别为10.6和11.5 mg/g;制备温度为700℃时分别增加至61.4和69.2 mg/g。前后过筛方式对稻秆和猪粪生物炭镉吸附的影响规律不明显。2)生物炭的产率与灰分含量显著负相关,与H/C极显著正相关。3)前、后过筛处理的稻秆生物炭以及前过筛处理的猪粪生物炭的镉吸附能力均与产率和H/C呈显著负相关。后过筛处理猪粪生物炭的镉吸附能力与所有理化性质均不显著相关。 相似文献
8.
《农业环境与发展》2018,(6)
以香蕉秸秆为原料,氯化镁(MgCl_2)为改性剂,通过限氧热解法(温度673 K)制备生物质炭。利用扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射等技术分析了镁改性生物质炭对氮、磷的吸附机理。结果表明,通过镁改性,生物质炭对氮、磷的吸附量得到显著提高,最大吸附量分别达13.80、18.21 mg·g~(-1);对氮、磷的等温吸附曲线均符合Langmuir曲线,为单层吸附,吸附机理主要以化学吸附为主;吸附平衡时间约为150 min,氨氮和磷的吸附动力学均符合准二级动力学拟合方程,吸附过程受多步骤控制。该载镁生物质炭可以作为潜在吸附剂去除废水和富营养化水体中过量的氮、磷。 相似文献
9.
夏尔希里地区土壤盐分特征分析 总被引：2，自引：0，他引：2
为了探明新疆夏尔希里地区土壤盐分特征,采集了该地区绿洲、荒漠、山地3大系统的土壤样品,对土壤总盐,Cl-,K++Na+,CO32-,HCO3-,SO42-,Ca2+,Mg2+离子等指标进行测试。分析结果显示:荒漠区、山区、绿洲区总盐含量分别为2.29～9.45,6.11～8.41,2.32～7.83 g/kg。根据新疆土壤盐碱化的分级标准,3个区域土壤属中度盐化土。夏尔希里地区土壤总盐及各离子含量变异系数均小于1,属于中等变异。总盐含量:荒漠区 > 山地区 > 绿洲区;Cl-,HCO3-,K++Na+离子含量:山地区 > 绿洲区 > 荒漠区;CO32-,Mg2+离子含量:荒漠区 > 山地区 > 绿洲区;SO42-离子含量:绿洲区 > 山地区 > 荒漠区;Ca2+离子含量:荒漠区 > 绿洲区 > 山地区。3个区域的总盐与Cl-,HCO3-,SO42-,Ca2+,K++Na+离子呈较显著正相关关系。 相似文献
10.
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
11.
铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附效果研究 总被引：2，自引：0，他引：2
[目的]研究稻壳生物炭和3种铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附特性,为其作为添加剂进行炭基肥料的开发提供参考.[方法]以稻壳为原料,在500℃无氧条件下热解制备稻壳生物炭(RBC),并采用3种工艺制备铁改性稻壳生物炭(FDRBC、FWRBC和FWBC).利用比表面积测定仪(BET)和扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)... 相似文献
12.
Nyberg Elizabeth T. White Sarah A. Jeffers Steven N. Bridges William. C. 《Water, air, and soil pollution》2014,225(6):1-11
A novel high-capacity phosphate removal adsorbent of graphene nanosheets (GNS) supported lanthanum hydroxide (LaOH) is prepared. The phosphate adsorption performance for GNS-LaOH is examined by a batch adsorption method from aqueous solutions. The Freundlich and Langmuir models are used to simulate the sorption equilibrium, which reveal that the Langmuir model has a better correlation with the experimental data. The maximum adsorption capacity is calculated to be 41.96 mg/g. The kinetic data from the adsorption of phosphate is suggested as the pseudo-second-order model, and the multi-linearity adsorption process is observed in the intraparticle diffusion model, indicating that a chemisorption process is dominant in the adsorption of phosphate. The phosphate adsorption mechanism is explored by analyzing the Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and the relationship between the adsorption amount and the pH value of phosphate solution. Ligand exchange and electrostatic and Lewis acid–base interactions are determined to be three main factors for phosphate adsorption. 相似文献
13.
Jae-Woo Choi Seung-Yeon Lee Sang-Hyup Lee Ji-Eun Kim Ki-Young Park Dong-Ju Kim Seok-Won Hong 《Water, air, and soil pollution》2012,223(6):2881-2890
Three novel composite adsorbents, sulfate-coated zeolite (SCZ), hydrotalcite (SCH), and activated alumina (SCAA), were characterized and employed for the removal of phosphate from aqueous solution using equilibrium and kinetic batch experiments. Scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and X-ray diffraction spectrum were used to study the surface characteristics of the coated layer. Equilibrium tests showed that the adsorption of phosphate followed both Langmuir and Freundlich isotherms. The powder-type SCZ was better for phosphate removal (maximum binding energy, ???=?111.49?mg?g?1) compared to hydrotalcite and activated alumina. The adsorption of phosphate was considered to take place mainly by ion exchange. The kinetic data followed a pseudo-second-order kinetic model. The initial adsorption of phosphate onto the sulfate-coated adsorbents was fast, indicating that the sulfate-coated materials developed in this study can be used as promising adsorbents for the removal of phosphate from wastewater or sewage. 相似文献
14.
不同热解温度制备的香菇菌糠生物炭对孔雀石绿的吸附及其机理分析 总被引：1，自引：0，他引：1
为探讨菌糠原料及其所制备生物炭的理化性质与其对染料孔雀石绿吸附性能之间的内在关系,以香菇菌糠为原料,在不同热解温度下(350℃和750℃)制备菌糠生物炭(LS350和LS550),研究热解温度对生物炭理化性质与染料吸附性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术对吸附前后的菌糠和菌糠生物炭进行表征,探究其吸附机理。结果表明,随热解温度的升高,吸附剂比表面积增大,芳香化增强,草酸钙(碳酸钙)组分增多,这些理化性质是引起生物炭吸附性能差异的重要原因;批量吸附试验表明,香菇菌糠和菌糠生物炭对孔雀石绿的吸附过程符合准一级动力学模型与Redlich-Peterson模型。由Langmuir模型计算得到香菇菌糖、LS350和LS750的最大吸附量分别为6 785.65、6 986.74和13 118.43 mg·g-1,LS750的吸附量最高。吸附机理表明,香菇菌糠和菌糠生物炭对孔雀石绿的吸附过程主要包括氢键作用、π-π共轭作用、静电引力、阳离子交换等机制。以香菇菌糠为原料制备的生物炭对阳离子染料孔雀石绿具有高效吸附性能,且可重复利用,可为菌糠生物炭应用于印染废水处理提供理论依据和实践支撑。 相似文献
15.
将秸秆粉用氨基淀粉黏合剂均相包覆,并掺杂纳米二氧化硅(nano SiO_2),采用原位发泡、炭化处理技术制备成纳米SiO_2/氨基淀粉黏合剂秸秆炭(掺杂纳米SiO_2秸秆多孔颗粒炭,nano SiO_2/AR-biochar)。通过透射电镜(transmission electron microscope,TEM)、热稳定性(thermogravimetry,TG)、扫描电镜-能谱扫描(scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer,SEM-EDS)、比表面积与孔分析(Brunauer,Emmett and Teller,BET)、氮气吸附和压缩测试等技术手段对nano SiO_2/AR-biochar的孔结构特征、比表面积、微观形貌及压应力进行系统表征,并研究了nano SiO_2/AR-biochar对磷酸根吸附过程等温线及动力学模型。结果表明,掺杂nano SiO_2/AR-biochar孔结构分布匀称、比表面积大幅改善;TEM和SEM发现,掺杂nano SiO_2秸秆多孔颗粒炭材料的表面可形成类似海绵絮状结构,为炭材料提供较高的吸附位点;掺杂nano SiO_2可显著提高炭材料的机械压缩性能,当掺杂量为秸秆粉质量的6%时,压缩强度由3.89 MPa增加到7.96 MPa,增幅达104.6%。由于纳米SiO_2的掺杂,nano SiO_2/AR-biochar具有了更强除磷效果,且吸附过程符合准二级动力学模型,在短时间内(5 min)其吸附率可高达18.42 mg/g,体现了该掺杂纳米二氧化硅秸秆多孔颗粒炭具有良好的除磷特性。 相似文献
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秸秆和硫酸铝改良剂对苏打盐碱土吸附腐殖酸性能的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
为了揭示硫酸铝改良剂对苏打盐碱土在秸秆还田条件下固碳性能的影响,研究了添加秸秆和硫酸铝并于恒温条件下培养300天后的盐碱土对腐殖酸的吸附性能。结果表明:在腐殖酸吸附动力学中,秸秆和硫酸铝不同添加量条件下,盐碱土对腐殖酸的吸附均在120min时达到平衡,准二级动力学方程拟合效果最好,R2值最高(0.936)。Langmuir方程和Freundlich方程均可较好地拟合盐碱土对腐殖酸的等温吸附。添加相同比例的玉米秸秆条件下,Langmuir方程拟合获得的最大吸附量分别表现为69.335,42.830,40.498,42.593mg/g。而添加同等比例的硫酸铝改良剂条件下,最大吸附量分别表现为21.358,32.647,69.335,49.232,62.375,42.830mg/g。 相似文献
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We measured the reaction of inorganic phosphate and of four organic phosphates with three aluminium hydroxides or oxides. We compared the fit of the Langmuir equation with that of an equation designed to allow for the feedback effect of adsorption on the electric potential. We also fitted a four‐plane model to describe the effects of pH on adsorption and ζ potential. For inorganic phosphate, the Langmuir equation described adsorption curves poorly, indicating that there was a large feedback effect of adsorption on the electric potential of the adsorption plane. For the organic phosphates, the deviations from the Langmuir equation were not as marked, indicating that there was little feedback effect. Nevertheless, there was a large effect on the ζ potential of the phosphated aluminium (hydr)oxides. We suggest that when a large organic phosphate molecule is adsorbed, the charge conveyed to the surface is repelled electrostatically to the outside of the new surface. There is therefore a large effect on the ζ potential and a small effect on the potential of the adsorption plane. This suggestion was supported by the fit of the four‐plane model, for which, with increasing molecular weight, the mean position of the charge conveyed to the surface by adsorption was moved further from the plane carrying the potential determining ions (H+ and OH?). 相似文献
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天鹅湖沉积物对磷的吸附动力学及等温吸附特征 总被引：7，自引：0，他引：7
以荣成天鹅湖这一天然泻湖为研究对象,研究了6个样点沉积物对磷的吸附动力学曲线和等温吸附方程,并分析了沉积物理化性质与磷吸附参数间的关系.结果表明,天鹅湖不同区域沉积物对磷的吸附动力学均符合二级动力学方程,吸附反应主要在前10h内完成,且0～2h内反应迅速.根据Langmuir模型,6个样点沉积物对磷的理论吸附容量(Qmax)的范围为294.12～1 111.11 mg/kg,其中湖区北部和中部沉积物的吸附能力高于南部.沉积物对水体中磷的吸附解吸平衡浓度(EPC0)的变幅为0.002 ～ 0.033 mg/L,其与沉积物本底吸附态磷(NAP)呈较弱的正相关关系.本研究条件下,大部分样点的EPC0小于上覆水中磷的浓度,其中湖区西北部和东南部沉积物中磷具有向上覆水体释放的趋势.沉积物的NAP与总氮、有机质、活性铝和黏粒间均呈显著正相关,Qmax与铁铝结合态磷、有机质、活性铝和粉粒间呈显著的正相关关系.活性铝、有机质和粒度是影响沉积物磷吸附的主要因素. 相似文献