咖啡渣生物炭的制备及其对水体中拟除虫菊酯农药的吸附机理研究

以咖啡渣为原料制备生物炭,研究不同温度下其对4种拟除虫菊酯类农药的吸附机理。对不同温度制备的生物炭的理化性质及表面性质进行研究;通过吸附效率实验选取最佳制备温度,再进行吸附动力学实验和等温吸附实验。实验结果表明,800℃为最佳制备温度,此时生物炭的吸附性能和芳香性更强,表面孔隙多,形变程度大;800℃制备的生物炭对拟除虫菊酯农药的吸附更符合准一级动力学模型,而吸附热力学过程更符合Freundlich模型。吸附热力学参数表明,800℃制备的生物炭对4种拟除虫菊酯农药的吸附均为自发的吸热过程。

菌渣基生物炭、磷矿粉、壳聚糖复配比筛选及复合材料对Cd2+的吸附特征

试验以菌渣基生物炭为主要原料,采用超声波振荡复配磷矿粉和壳聚糖,通过批量水吸附试验筛选出复合材料最佳质量比;并在此基础上,从材料添加量、溶液pH、吸附时间和Cd溶液初始质量浓度方面探究菌渣基生物炭和复合材料对Cd^(2+)吸附的影响。结果表明,菌渣基生物炭、磷矿粉和壳聚糖最佳质量比为7∶1∶2;不同Cd溶液质量浓度下,复合材料对Cd^(2+)的吸附率均高于菌渣基生物炭,随着Cd溶液初始质量浓度的增加,二者的吸附率差距逐渐增加;在pH值为7、100 mg/L Cd溶液中添加0.6 g复合材料与菌渣基生物炭时,二者对Cd^(2+)的吸附率相差最大;复合材料经过5次解析后吸附率均在65%左右;加入外源离子会抑制菌渣基生物炭和复合材料对Cd^(2+)的去除率,但对复合材料的抑制效果弱于菌渣基生物炭;当Cd溶液质量浓度为100 mg/L时,菌渣基生物炭和复合材料添加量为0.6 g,振荡240 min后吸附量分别达到3.859、6.310 mg/g;复合材料对Cd^(2+)的吸附过程与拟二级动力学和Langmuir模型拟合程度较高,以单层表面的化学吸附为主;升温能有效地提高复合材料和菌渣基生物炭对Cd^(2+)的吸附量。

载镁咖啡渣生物炭对水体中磷的吸附性能研究

以废料咖啡渣为原料,在600℃条件下采用一步热解法进行限氧热解,制备了载镁咖啡渣生物炭,研究其对水溶液中磷的吸附性能,并通过傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等表征了其微观结构,以期实现咖啡渣的资源化利用,有效去除富营养化水体中的磷。结果表明:与原始咖啡渣生物炭相比,载镁咖啡渣生物炭表面增加了丰富的含氧官能团,表面负载的镁主要成分是氧化镁(MgO)、碱式氯化镁[Mg(OH)Cl]、氢氧化镁[Mg(OH)_(2)]等,比表面积和总孔容大幅度增加,吸附能力增强;载镁咖啡渣生物炭对水溶液中磷的吸附过程符合Freundlich等温吸附方程,为多分子层吸附;吸附吉布斯自由能小于0,焓变大于0,表明吸附过程为自发吸热反应;吸附平衡时间约600min,吸附过程符合准二级动力学模型方程。

农林废弃物炭化还田技术的发展与前景

炭化还田是农林废弃物资源化循环利用的有效技术手段之一,也是土壤改良的新途径,对促进农业低碳、循环、可持续发展具有重要意义。以生物炭为核心,从其改良土壤的理论基础分析入手,综合评述了炭化还田技术的由来、发展与技术内涵,着重介绍了炭化还田技术的产业化发展现状和前景,明确了炭基肥料和炭基土壤改良剂是炭化还田的有效技术载体,国家应在炭基多元化产品开发方面给予高度重视。

咖啡渣生物质炭的制备及其对矿井水中氟离子的去除研究

近年来矿井水中氟离子含量超标问题尤为突出,不仅影响矿井水处理后的回用水质,而且危害人体健康。为了同时实现固废资源化利用和矿井水中氟离子的去除,本文以废弃咖啡渣为原料,采用化学活化法制备了一种新型矿井水中氟离子的吸附剂——咖啡渣生物质炭(CRB),通过单因素法优化了制备过程中的活化剂种类、活化温度和活化浓度;通过动力学和等温吸附实验对比分析了优化前后CRB对氟离子的吸附效能;通过表面物化特性表征探究了优化后的CRB(O-CRB)对氟离子的吸附机理。结果表明:当采用氯化锌为活化剂、浓度为4 mol/L、活化温度为400℃时,获得了吸附性能最优的O-CRB,其对氟离子的最大吸附量为2.20 mg/g,是活化前CRB的1.30倍;与优化前相比,O-CRB的中孔孔容量与比表面积明显增加,含氧官能基团(-COOH)含量和表面Zeta电位升高,且吸附氟离子后O-CRB表面的氯离子含量明显降低(3.27%至0.61%)、氟离子含量明显增加(0.76%至10.34%),从而可推测出O-CRB吸附氟离子的主要机理为静电吸附和离子交换。