球磨纳米生物质炭在饱和多孔介质中的迁移与滞留机制

利用球磨纳米生物质炭模拟老化产生的纳米生物质炭,通过一维柱迁移试验研究了不同背景溶液离子强度(IS)、pH和流速对球磨纳米生物质炭在饱和多孔石英砂介质中迁移与滞留行为的影响,并运用对流弥散模型拟合穿透与滞留曲线得到沉积速率系数等运移参数,结合DLVO理论研究影响作用机制。结果表明:背景溶液IS降低,pH和流速升高,球磨纳米生物质炭的迁移率明显提高。这是由于在低IS和高pH条件下,球磨纳米生物质炭和石英砂的电负性增加,从而增强了两者之间的静电斥力,同时球磨纳米生物质炭之间具有更好的分散性,有助于球磨纳米生物质炭的迁移;在高流速条件下,球磨纳米生物质炭在石英砂柱中的滞留时间因为平流扩散而减短,同时水流剪切作用力增大不利于颗粒在石英砂上的吸附,有助于球磨纳米生物质炭的迁移。

生物炭辅助湿法球磨锰渣增效吸附Sb(V)

为提高废弃物锰渣Sb(Ⅴ)吸附效能,推动锰渣资源化利用,将生物炭和锰渣1:1混合辅助湿法球磨技术制备了球磨炭基锰渣复合材料(QBM),并结合材料理化性质、浸出毒性和Sb(Ⅴ)吸附性能进行探讨.结果表明,在固液比(材料:去离子水)1:6,转速150r/min室温持续8h湿法球磨下,复合材料pH值、电导率、阳离子交换容量和粒径各降低了9.7%、64%、15%、71%,同时Zeta电位更负,由-15mV降至-21mV(P<0.05).同时,湿法球磨将锰渣中锰离子和氨氮的浸出分别由415mg/L和82mg/L降至《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准2mg/L和15mg/L以下,提高了复合材料安全性.此外,球磨将复合材料Sb(V)去除率从32%提升至81%(P<0.05),增强了复合材料吸附性能.最后,本研究揭示了湿法球磨通过改善材料理化性质提高Sb(Ⅴ)吸附性能和安全性的影响规律,显示出生物炭辅助湿法球磨锰渣增效吸附Sb(V)在治理环境锑污染领域的应用潜力,为资源化利用锰渣和缓解锰渣堆存带来的环境污染问题提供了理论支撑.

球磨生物炭的制备及其对水中有机污染物的降解性能研究

为有效降解水中污染物,保护水生态环境。本文以某污泥为原料制备生物炭并用于活化PDS降解水中的有机污染物,Fe-MSDBC吸附量为324.4 mg/g,且在90 min内能够降解86.1%的TC,吸附性和催化性能得到提升;并以Na OH作为再生方法,经过3次循环后,TC的降解率由原来的8.4%提升为35.8%;且在实际应用中,经过处理的二沉、三级处理出水的COD符合环保排放标准,且对TP的处理效果也很好。

负载方法对磁性生物炭特性的影响

生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒(磁性生物炭)具有结构稳定、芳香化程度高、官能团丰富、孔隙发达、超顺磁性、导电性高等特点,其在堆肥、污水处理、厌氧消化、土壤修复等领域应用广泛。为探究不同负载方法对生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒性质的影响,本研究分别通过化学共沉淀法(MBC1)、溶胶凝胶法(MBC2)、球磨法(MBC3)制备了生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒。结果表明,纳米Fe_(3)O_(4)在MBC1表面呈现絮状,而在MBC2和MBC3表面呈现清晰球状。同时,生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒都出现了新的官能团(Fe—O—C和Fe—O),具有超顺磁性,磁饱和强度分别为8.619×10^(-2)、8.607×10^(-2)、8.960×10^(-2)A·m^(2)·g^(-1)。相比于生物炭,生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒的平均孔径增大了240%~330%,电导率提高了17%~26%,pH升至8~9。在3种方法制备的生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)中,MBC1的结晶度最差,MBC3的分散性最好。为生物炭负载纳米Fe_(3)O_(4)颗粒的制备及负载方法对其性质影响提供借鉴。

球磨法制备生物炭及其对亚甲基蓝的吸附研究

以白果、活性污泥为原料,限氧热解制得生物炭,再由球磨机球磨后制得不同粒径生物炭,探究其对水中亚甲基蓝的吸附性能影响.通过FT-IR对生物炭结构进行了表征,采用静态吸附实验探讨吸附规律,结果表明:球磨可以使材料化学键断裂、重组,湿磨5h的白果生物炭对亚甲基蓝的吸附量从16.47mg/g提升至182.63mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型,以化学吸附为主,属于单分子层吸附.

球磨改性生物炭在环境修复中的应用进展

利用球磨机械力化学技术制备的改性生物炭具有成本低、产能高、绿色无溶剂等优点,近年来受到研究人员的广泛关注。球磨改性增加生物炭表面官能团、扩大其比表面积以及提高吸附容量,使球磨改性生物炭对环境污染物具有优异的去除性能,在环境修复领域应用前景广阔。介绍了球磨改性生物炭的制备与理化性质,总结了球磨改性生物炭在环境修复中对污染物质去除的最新进展,同时明确其对各类污染物的去除机制。在此基础上,探讨球磨改性生物炭在环境修复中目前存在的问题与限制因素,从明确技术和经济可行性、扩展材料应用范围以及厘清潜在生态环境风险等方面提出未来研究方向。

球磨生物炭的性质及其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的毒性效应研究

为研究球磨生物炭的微生物毒性效应,采用元素分析、比表面积分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)及傅立叶红外(FTIR)表征等手段研究了500℃裂解小麦秸秆生物炭(BC)和球磨生物炭(BM)的性质,采用毒性暴露实验分析了不同浓度(0、10、20、50、100、200 mg·L^-1)下两种生物炭对大肠杆菌(Escherichia coli)ATCC 25922和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)ATCC 25923的毒性效应。结果表明:BC的比表面积为98 m^2·g^-1,而BM的比表面积提升到309 m^2·g^-1,球磨可以增加生物炭中含氧官能团的数量;在0.9%NaCl溶液中,添加10 mg·L^-1的BM时,S.aureus存活率为90.1%,E.coli存活率为98.2%。当浓度增大到200 mg·L^-1时,S.aureus的存活率降低为23.5%,E.coli的存活率仍可达91.8%;而在LB培养基中,BM浓度为200 mg·L-1时,S.aureus的存活率增加到58.1%;相同条件下,BM对微生物的毒性显著强于BC,这可能与粒子大小差异相关。而BM对革兰氏阳性菌S.aureus的毒性显著强于革兰氏阴性菌E.coli,这可能与E.coli产生的胞外聚合物(EPS)有关;添加活性氧自由基(ROS)消除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)发现,氧化损伤是造成S.aureus细胞死亡的主要原因,但是纳米颗粒对细胞的机械碰撞等其他因素也有可能是BM产生毒性的原因。研究表明BM对微生物具有一定的环境毒性效应,因此在BM使用过程中应注意其可能的环境影响。

机械球磨法改性生物炭材料研究进展

简要介绍了有关机械球磨法处理生物炭材料的研究现状,包括研磨技术的优化以及污染物的去除方面的研究与进展。为球磨技术改善生物炭材料的吸附研究提供一定的基础.

环境友好型材料纳米零价铁的制备技术概述

纳米零价铁作为一种环境友好型材料,被广泛地应用于环境修复领域。本文在知网中以“纳米零价铁”为主题,就检索出来的文章,概述有关纳米零价铁的研究进展,并对纳米零价铁的物理、化学制备技术进行了总结。

球磨-碱活化改性椰壳生物炭对恩诺沙星吸附性能

为了高效吸附水中的恩诺沙星(EFA),本文通过球磨法和KOH活化对椰壳进行改性制备椰壳生物炭(BM-KOH-BC),并在吸附EFA方面进行深入研究。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线衍射等方法对BM-KOH-BC进行表征,结果揭示了KOH活化和球磨改性显著提高了BM-KOH-BC的孔隙结构和比表面积。在优化条件下(初始EFA浓度为80 mg·L^(-1)时,在pH值为7,温度为25℃,吸附剂剂量为0.14 g·mg·L^(-1),搅拌速度为200 r/min、接触时间为35 h的条件下,BM-KOH-BC表现出良好的吸附性能,去除率达77.4%,最大吸附容量为481.1 mg·g^(-1)。吸附过程符合二级动力学模型和Freundlich等温线模型。此外,BM-KOH-BC在5次吸附-解吸循环后仍保持高效的EFA去除率。这一低成本、高效吸附和可循环利用的特性使BM-KOH-BC在处理水体中的EFA方面展现出潜在的应用前景。

球磨法制备铁改性生物炭吸附水溶液中磷酸盐研究

采用吸附法降低水体中磷酸盐浓度是目前治理和控制水体富营养化的常见手段之一.生物炭(BC)作为一种廉价的化学稳定型吸附材料,尤其适用于对阳离子型污染物的吸附与去除,但生物炭表面负电性和有限的吸附位点限制了其对磷酸盐的吸附性能.本研究使用球磨法将氧化铁负载于玉米秸秆生物炭得到一种具备高效除磷性能的复合材料.使用X射线衍射光谱仪、扫描电子显微镜、氮气吸附-解吸、傅里叶红外光谱仪、X射线电子能谱、Zeta电位仪对复合材料进行了表征检测,采用系列批次实验考察了材料对水溶液中正磷酸盐(PO_(4)^(3-))的吸附性能和吸附机制.结果表明,球磨处理成功将氧化铁(Fe_(2)O_(3))负载至生物炭表面,极大地提高了生物炭比表面积(210 m^(2)·g^(-1))、Zeta电势和含氧官能团种类和数量.溶液初始pH和吸附剂投加量是影响磷酸盐去除率的关键因素.Langmuir方程能更好地拟合等温吸附过程:当溶液pH=5.0,投加量为2.0 g·L^(-1)时,制备的球磨氧化铁改性生物炭达到对磷酸盐的理论最大吸附量(45.03 mg·g^(-1)).吸附动力学过程更加符合假二级动力学方程,表明化学过程主导整个吸附过程.共存离子(Cl^(-)、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-))对磷酸盐吸附性能的影响可忽略不计.连续6次的吸附-解吸实验结果说明球磨氧化铁负载生物炭具备较好的化学稳定性和可循环使用性.系列表征分析结果显示:主要的吸附机制包括表面络合、金属-磷桥接和配位吸附.本研究为水体中磷素控制提供了一种可行策略,也为高效吸附材料的制备提供了新的思路.

农沟底泥和水稻秸秆热解制备生物碳球及其氨氮吸附研究

将农沟底泥和按其与水稻秸秆质量比20∶1、10∶1、20∶3、5∶1掺混的4种样品均制成?5 mm小球,600℃缺氧热解4 h成生物碳球,分别标记为SS-0、SS-50、SS-100、SS-150、SS-200。通过元素分析、BET-N2、SEM、FTIR及Boehm滴定法等表征了生物碳球的组成与结构,利用序批实验研究了其对氨氮的吸附动力学和等温吸附模型,考察了水温对吸附的影响。结果表明,添加水稻秸秆有利于增加生物碳球通透性和亲水性,提高其传质性能。表面酸性含氧官能团分别为2.74 mmol·L^(-1)、2.88 mmol·L^(-1)、3.71 mmol·L^(-1)、3.36 mmol·L^(-1)和3.03 mmol·L^(-1)。动力学研究表明,SS-0吸附氨氮符合准一级动力学方程,而准二级动力学方程能较好地描述SS-50、SS-100、SS-150和SS-200的吸附过程,除了内扩散外,还存在其他过程共同控制吸附速率。等温吸附曲线均符合Langmuir方程,高温有利于吸附。生物碳球对氨氮具有较好的吸附能力,在农田排水的氨氮治理方面有广阔的应用前景。

微纳米粒径生物炭的结构特征及其对Cd2+吸附机制

为探究不同微纳米粒径生物炭的结构特性和对Cd^(2+)吸附性能的影响.通过筛分法和球磨法制备不同粒径(180~250、50~75和≤20μm,分别表示为BC-1、BC-2和BC-3)玉米秸秆生物炭,利用元素分析、激光粒度分析、SEM、BET、FTIR和XPS等手段对生物炭的结构进行了表征,采用静态吸附实验研究了不同初始Cd^(2+)浓度、吸附时间和pH条件下生物炭对Cd^(2+)的吸附行为与机制.结果表明,随粒径减小,生物炭表现为pH值和Zeta电位均下降、芳香性和极性降低、比表面积和孔体积增大.不同粒径生物炭对Cd^(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,其平衡时间依次为:BC-1(540 min)>BC-2(360 min)>BC-3(80 min).Langmuir模型能更好拟合Cd^(2+)在不同粒径生物炭上的吸附等温过程(R^(2)>0.97),Cd^(2+)最大吸附量随粒径减小而增大,表现为:BC-3(74.43 mg·g^(-1))>BC-2(45.71 mg·g^(-1))>BC-1(44.59 mg·g^(-1)).生物炭吸附Cd^(2+)主要机制有静电吸引、表面络合和阳离子-π作用.