化学老化对Zn改性生物炭性质及吸附Pb^(2+)的影响

本文采用60及90℃非生物化学老化方法,对ZnSO_(4)浸渍改性生物炭(PRZn)进行了为期6个月的老化试验.通过元素分析仪,比表面积分析仪,X射线光电子能谱法和傅里叶红外光谱等手段明确老化后生物炭性质的变化特点,并利用等温吸附实验比较老化对Zn改性生物炭Pb^(2+)吸附性能的差异.结果表明,化学老化过程会生成活性自由基,显著增加生物炭表面含氧官能团的数量,导致500℃制备的PRZn老化后比表面积显著提高(从24.67m^(2)/g提升到85.51m^(2)/g),改性引入的Zn氧化物从晶型结构转化为有机结合态,因此,PRZn经60℃老化后,其对Pb^(2+)的吸附量从31.18mg/g提高至47.70mg/g.但经90℃老化后,700℃制备的PRZn吸附量变化不大,这主要是老化过程中产生的活性氧化物质在90℃下发生自猝灭过程,且700℃制备的PRZn碳结构相对稳定,导致老化后含氧官能团的量没有显著升高而比表面积下降.本研究结果将为改性后老化生物炭在铅污染土壤中的长期利用提供具体理论依据.

干旱土壤中生物炭对黑麦草生长的促进机制

通过控制不同生物炭添加量和降水量,分析土壤理化性质及黑麦草(Lolium perenne L.)的各项生长指标,探究不同添加量的生物炭对缺水植物生长促进的直接与间接作用。结果表明:生物炭的添加可以提高土壤的田间持水率、土壤中速效磷的含量以及土壤的pH;干旱条件下,增加生物炭的用量能促进黑麦草植株的增高,但高剂量的生物炭抑制黑麦草的生长;生物炭加入并不能持续性的保持土壤中的水分,高浓度(>15%)的生物炭反而增大土壤中水分的流失,但由于生物炭中钾元素为植物对抗干旱提供了必要条件。适当添加生物炭(5%)可缓解黑麦草在缺水时生长发育受到的抑制作用,并促进黑麦草的根系生长以及保证较高的发芽率。土壤中添加生物炭对干旱条件下植物的生长有促进作用,有利于缓解植物受干旱胁迫的影响。

城市地铁对沿线居民通勤交通碳排放的影响——以郑州市为例

基于郑州市地铁1号线、2号线周边11个典型社区的居民调查数据,对地铁开通前后居民通勤交通碳排放进行了核算,从职业、收入和距离等方面分析了地铁沿线居民通勤交通碳排放的影响因素,结果表明:(1)地铁1号线开通后人均通勤碳排放减少18%,地铁2号线开通后减少43%;(2)不同职业类型的居民在地铁开通后通勤碳减排比例由高到低依次为教师、公司职员、其他、工人、公务员;(3)居民收入与通勤交通碳排放量成正相关,与地铁开通后的碳减排比例呈负相关;(4)居民通勤碳减排率与居住地到最近地铁站的距离成负相关,地铁开通后距离地铁站为0~1,1~2,2~3 km的小区人均通勤碳排放减少率分别52.76%,41.12%,24.36%。

CO_(2)气氛热解与硝酸改性的生物炭Pb^(2+)吸附性能对比

酸改性处理常被用于生物炭的改性过程,但也存在酸消耗量大、废液处理难和成本高等问题.利用热解过程直接改性提高生物炭重金属的去除效果、降低改性成本,是未来实现改性生物炭广泛使用的重要前提.为评估CO_(2)气氛热解法在生物炭制备和应用方面的优势和潜力,对CO_(2)气氛热解与HNO3改性生物炭对Pb^(2+)的去除性能进行对比分析.采用元素分析、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对生物炭的元素组成和结构特性进行表征.结果表明,500℃热解条件下,HNO_(3)改性的生物炭产生了较多的C=O和O=C—O—等羧基类官能团,并引入了—NO_(2(asy))和—NO_(2(sym))基团,提高了生物炭的表面活性和络合能力.CO_(2)气氛制备生物炭中含有较多的金属碳酸盐,可通过离子交换和共沉淀作用吸附去除Pb^(2+).此外,CO_(2)改性生物炭具有较大的比表面积和更优的微孔结构,有利于Pb^(2+)传质扩散,促进表面吸附,W500CO_(2)和W700CO_(2)对Pb^(2+)的吸附容量提升显著,达到60.14mg·g^(-1)和71.69 mg·g^(-1).而HNO_(3)改性生物炭W500N_(2)-A和W700N_(2)-A对Pb^(2+)的最大吸附容量较低,分别为42.26 mg·g^(-1)和68.3mg·g^(-1).CO_(2)改性生物炭吸附容量优于HNO_(3)改性生物炭,是由于比表面积和官能团的双重作用.因此,CO_(2)气氛直接热解相比于HNO3改性生物炭具有成本低、环境友好和重金属去除效率高等优点,是一种值得推广应用的生物炭改性方法.