磷酸盐功能化生物炭高效吸附U(Ⅵ)的研究

高温厌氧制备玉米芯生物炭,并利用植酸对其改性,获得富含官能团且孔隙率高的高效功能化生物炭复合材料磷酸盐功能化生物炭(IPCB)。以水中U(Ⅵ)为处理对象,探究IPCB对U(Ⅵ)的吸附能力和机制。实验结果表明,U(Ⅵ)初始浓度为10mg/L时,最佳吸附条件为30℃,pH=4,材料投加量0.8mg/L,120min后吸附达到平衡,此时U(Ⅵ)去除率达到95.9%。IPCB对U(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmiur等温模型,以化学吸附为主;且4次吸附-解析实验后,U(Ⅵ)去除率仍然达到91.2%,说明IPCB可以重复利用。EDS和XPS等表征方法证明,植酸改性增加了玉米芯生物炭表面的磷酸基团;IPCB对U(Ⅵ)的吸附机制主要是配位作用和离子交换。

磁性氨基功能化生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附去除特性及机制

采用静态吸附实验方法,以一步水热碳化法制备的磁性氨基功能化生物炭(Fe_(3)O_(4)@C-NH_(2))为吸附剂,重点考察了pH、共存离子对水中Cr(Ⅵ)去除性能的影响,并结合光谱学分析探究了Cr(Ⅵ)的吸附去除机制.结果表明,Cr(Ⅵ)去除率随pH值升高而降低,pH为2时Cr(Ⅵ)去除率高达95.8%;总铬去除率随p H值变化特征与Cr(Ⅵ)一致,但p H为2时总铬去除率为81.8%.Cr(Ⅵ)去除率随SO42-浓度增加而降低,总铬去除率随SO_(4)^(2-)浓度变化趋势与Cr(Ⅵ)基本相同,但Cr(Ⅵ)去除率显著高于总铬.准二级动力学模型可以很好地描述Fe_(3)O_(4)@C-NH_(2)对Cr(Ⅵ)的吸附行为.除离子交换、孔填充、氢键及静电作用外,吸附去除Cr(Ⅵ)的主要机制是配位和还原作用.

钙镁型秸秆生物炭肥缓释性能及其对玉米生长的影响

化肥的一次施用量过大造成面源污染,给生态环境带来了诸多负面影响,功能化生物炭是构建化肥缓释的重要材料,是生物炭基缓释肥开发的一条途径。该研究以玉米秸秆为炭原料,鸡蛋壳为钙原料,基于热解转化技术耦合氮磷的同步富集制备钙镁型秸秆生物炭肥(Ca/Mg-BCF)。通过温度和pH值对Ca/Mg-BCF缓释性能的影响试验、缓释动力学和淋溶模拟试验等,研究了Ca/Mg-BCF的缓释性能;结合表征技术,初步揭示其缓释氮磷的机理;利用盆栽试验考察了该炭肥与传统化肥对玉米生长影响。结果表明:Ca/Mg-BCF对N和P的缓释作用明显优于化肥(CF),Ca/Mg-BCF对N和P的释放率(5.90%和8.68%)在缓释48 h后,分别比CF降低了88.10个百分点和74.22个百分点;淋溶试验证明,Ca/Mg-BCF对N和P的累积释放率呈现缓慢增长的趋势;Ca/Mg-BCF对养分的释放受温度(10~40℃)的影响较小,其对N和P的释放分别在pH值为1~7和3~10之间较为平稳。Ca/Mg-BCF对N和P的缓释性能,主要受多种作用协同控制,包括鸟粪石等晶体的溶解速率、磷酸根的再沉淀、静电吸引以及生物炭的限域效应等。此外,Ca/Mg-BCF对玉米生长具有显著的促进作用,效果优于施用等量的化肥,是一种有应用前景的缓释肥。

赋硫生物炭的制备及在去除废水有机物中的应用

以花生壳为基体,锥形瓶为反应装置,在300℃下热解4h,制备了花生壳基生物炭.在此基础上,进一步对其进行了功能化,合成了疏水性较强的赋硫生物炭.同时采用Bohem滴定、红外光谱和紫外光谱对所得赋硫生物炭的官能团进行了表征和分析,并对影响赋硫生物炭吸附性能的主要因素进行了系统考察.结果表明:同一功能性生物炭在不同时间和温度的制备条件下呈现出不同的吸附性能,而不同官能团的功能炭对有机污染物的吸附能力也不同,赋硫生物炭在同等条件下显示出最强的吸附效果,可以有效消除废水中的苯系有机物.此制备方法原料易得,成本低,制备过程简单,所得材料吸附性能好,在处理废水中有着很强的应用价值.