生物炭颗粒的分级提取、表征及其对磺胺甲噁唑的吸附性能研究

以玉米秸秆为原料,在不同温度条件下(300~600℃)制备生物炭,并对生物炭进行粒径分级(50~250μm,5~50μm,1~5μm,<1.0μm).通过比表面积测定仪、透射电镜、纳米粒度仪、X射线光电子能谱对不同粒径生物炭的理化特性进行表征;并以粗粒径(50~250μm)生物炭为对照,探讨生物炭胶体颗粒对典型有机污染物磺胺甲噁唑(SMX)的吸附性能.结果表明:生物炭胶体颗粒比粗粒径生物炭具有更大的比表面积以及更发达的微孔结构,且随着制备温度的升高,生物炭胶体颗粒的比表面积和孔容提高更加显著;生物炭胶体颗粒表面含有更多的含氧官能团以及矿质元素;生物炭胶体颗粒对SMX的等温吸附曲线能够用Freundlich吸附方程较好地拟合,表明吸附过程可能为异质性表面吸附,且吸附能力显著强于粗粒径生物炭.以上结果表明,生物炭胶体颗粒具有独特的理化特性,因而在环境中可能参与更多的生物地球化学过程;此外,其对有机污染物具有更强的吸附能力,加之较强的迁移特性,很有可能作为载体促进污染物在水土环境中的迁移转化.因此,在充分利用生物炭改土固碳的同时,有必要关注其可能引起的环境风险.

单个生物质炭颗粒气化过程的数值模拟

建立下吸式气化炉中单个生物质炭颗粒的一维、准稳态的气化模型,该模型耦合了传热、传质方程和炭颗粒气化化学反应动力学方程,利用Fredholm积分转换,将常微分方程变成非线性方程组,用Matlab进行求解。运用文献中的试验结果对模型进行对比验证,该模型能够较好地预测CO_2-H_2O-N_2还原环境下的炭颗粒转换速率。利用该模型对下吸式气化炉还原区的炭颗粒的气化过程进行模拟分析,计算出还原区的传热系数和传质系数,对炭颗粒内部的温度、浓度、炭转换速率及完全反应的时间进行分析,为整个下吸式气化炉还原区的数值模拟提供条件。

La@Zr功能化颗粒生物炭对磷的动态吸附研究

研究以颗粒生物炭(GBC)为原料,制备La@Zr改性颗粒生物炭(La@Zr-GBC),并研究了其动态除磷性能。结果表明,Thomas模型能较好拟合吸附数据,一定程度增加初始磷浓度有助于提高磷吸附量,低流量和酸性环境有利于的磷的吸附,共存离子Cl-和SO_(2)-4对磷吸附影响较小,但HCO-3抑制磷的吸附。采用1.0 mol/L NaOH为洗脱剂,经5次循环吸附和洗脱后,La@Zr-GBC对磷的吸附量下降了15.2%。