氮掺杂生物炭的制备与应用研究进展

生物质不仅储量丰富、分布广泛且可再生,是一种亟待高值化利用的资源。将其炭化后制备的生物炭具有良好的理化性质,常被用于吸附污染物、制作电极材料。但与活性炭相比,生物炭存在孔隙结构欠发达、表面官能团种类和数量稀少等问题,其应用受到了很大限制。通过对生物炭进行N元素掺杂改性制成N掺杂生物炭(NBC)可丰富生物炭孔隙结构和表面活性位点,提高吸附、导电和催化性能。本文综述了国内外近几年来关于NBC的制备/改性方法(热解法、活化法、水热法、模板法和后处理法等)及其优点和局限性,梳理了各方法得到的NBC的形貌结构及表面化学特征,概括了氮掺杂对NBC的催化、吸附、电化学性能的影响及NBC在各领域的应用。以“制备-结构-性能及应用”相结合的思路,从NBC的应用角度逆向出发,思考如何通过探究N掺杂机理和优化制备方法,来充分发挥NBC在各领域中的应用价值,并对今后该领域的研究发展提出了展望。

沸石负载纳米氧化铁处理氮磷污水研究

采用共沉淀法制备了沸石负载纳米氧化铁复合材料(沸石@Fe_(3)O_(4)),并采用静态吸附试验探究了pH、吸附动力学、等温吸附模型及热力学等对沸石@Fe_(3)O_(4)吸附模拟氨氮废水溶液的影响。试验表明,当溶液pH为6时,沸石@Fe_(3)O_(4)对水中氨氮的吸附能力达到最高值,随溶液中pH的升高,沸石@Fe_(3)O_(4)对水中磷的吸附能力逐渐降低。可采用准二级动力学模型描述沸石@Fe_(3)O_(4)对水中氨氮和磷的吸附动力学过程。Langmuir吸附等温线模型的线性拟合结果表明,氨氮和磷最大理论单位吸附量分别为7.92和9.09mg/g。

钙铁基磷酸盐作为PRB反应介质修复锰污染地下水试验

采用溶胶—凝胶法制备了一种新型的钙铁基磷酸盐复合材料(CIP),并采用静态吸附试验法探究了pH、反应时间、锰初始浓度及反应温度等因素对其吸附水溶液中Mn(Ⅱ)的影响。结果表明,CIP吸附水溶液中锰的最佳pH为5,CIP对水溶液中Mn(Ⅱ)具有良好的吸附性能,可作为去除水溶液中锰的PRB反应介质。CIP对水溶液中Mn(Ⅱ)的吸附行为符合Langmuir吸附等温线模型和准二级动力学模型,最大理论吸附量为66.22mg/g。热力学分析结果表明,CIP对Mn(Ⅱ)的吸附是一个自发、吸热和熵增的过程。

抚河南昌段地表水中重金属污染及健康风险评价

2019年8月在抚河南昌段采集23个地表水样品,统计分析7种重金属的含量水平,通过重金属染指数法和健康风险评价模型评价重金属污染程度和健康风险。结果表明,V、Mn和Fe的超标率分别为61.87%、39.13%和47.83%,最终确定V、Mn、Fe和As为关注污染物。水质污染程度均属水体高污染且具有明显的空间差异性。经饮水途径所产生的健康风险高于最大可接受风险水平(1.0×10^(-6)a^(-1))(除采样点D6、D9、D12、D14、D20外),经皮肤接触途径引起的总健康风险均低于最大可接受风险水平。致癌性重金属对人体健康产生的风险大于非致癌性重金属。经饮水途径对儿童产生的健康风险高于成人,而经皮肤接触则为儿童低于成人,饮水途径产生的健康风险高于皮肤接触途径。

杨柳煤矿1071风巷突出煤层掘进面防突技术研究

对于瓦斯防治工作来说突出煤层掘进工作面的防突一直是重中之重。而由于防治突出工作的复杂性会严重影响煤巷掘进速度,且一旦发生突出事故会造成较为严重的人员伤害和经济及时间上的损失,同时会严重影响矿井正常的采掘接替和生产。如何能够在保证防突工作落实的同时,找出一套行之有效的方法提高掘进速度,这对矿井安全高效生产具有重大意义。杨柳煤矿1071风巷通过采取双"四位一体"防突措施,掘进月进度提升了33%,实现了煤巷掘进施工的安全高效。

稻秸秆提取腐植酸残渣基生物炭的制备及其对水体中Cr(Ⅵ)吸附性能研究

以稻秸秆提取腐植酸残渣(ER)与工业尾矿渣(TR)为原料进行共热解制备出一种生物炭,并将其应用于含Cr(Ⅵ)废水的吸附。对主要热解及吸附因素进行了分析,并对吸附机理进行了初步探究。结果表明,生物炭的最佳热解及吸附条件为700℃、ER∶TR=2∶1、投加量为1 g/L、pH=2。在此条件下,当Cr(Ⅵ)初始浓度<30 mg/L,Cr(Ⅵ)去除率在5 min时即可达99%。生物炭的吸附过程符合Langmuir等温线方程,饱和吸附量为27.05 mg/g;准二级动力学方程能更好地反映生物炭的吸附过程,吸附以化学吸附为主。Cr(Ⅵ)首先在静电作用下吸附在生物炭表面,然后Cr(Ⅵ)在生物炭表面被单质碳或溶液中的H+还原为Cr(Ⅲ),最后Cr(Ⅲ)在生物炭表面与官能团络合。