秸秆炭协助蚯蚓堆肥条件下污泥中重金属时间性变化特征

为降低生活污泥中重金属迁移性和有效性,提高其利用率,以某市生活污水处理厂剩余污泥为研究对象,设置污泥单独堆肥为对照组,添加蚯蚓和不同比例玉米秸秆炭(0%、2%、4%、6%和8%),探究秸秆炭协助蚯蚓堆肥条件下污泥中重金属浓度及其有效态的时间变化规律。结果表明,随堆肥时间增加(0~30 d),污泥pH和总氮(TN)浓度先升高后降低,总有机碳(TOC)浓度逐渐降低,电导率(EC)先降低后升高,总磷(TP)和总钾(TK)浓度逐渐增加,堆肥结束时,pH、TOC浓度和TN浓度分别较初始值平均降低6.38%、20.24%和13.44%;重金属Cd、Zn和Pb浓度先降低后升高,Cu、Ni和Cr浓度先升高后降低;重金属Cd、Cu、Ni和Zn有效态浓度先降低后升高,Cr和Pb有效态浓度先升高后降低,堆肥10 d时,Cd、Cu、Ni和Zn有效态浓度较初始值降低最多,平均降低40.99%、30.65%、16.23%和3.17%。秸秆炭的添加能改善污泥弱酸性环境,提高TK浓度,降低EC和TOC、TN、TP浓度;污泥中重金属(除Pb外)浓度及其有效态(除Cu和Pb外)浓度均随秸秆炭添加比例的增加而降低。通过相关性和逐步回归分析得出,秸秆炭协助蚯蚓堆肥主要通过改变污泥pH及EC与TOC、TP浓度影响重金属有效态浓度,且添加8%玉米秸秆炭时污泥中重金属浓度和有效态浓度降低效果最佳。

外源秸秆炭对喀斯特地区石灰性农田土壤有机碳组分及水稻生长的影响

【目的】研究添加外源秸秆炭对喀斯特地区石灰性农田土壤有机碳组分及水稻生长的影响,为探究喀斯特地区石灰性农田碳组分变化提供参考依据。【方法】于2023年3月在桂林理工大学雁山校区温室开展水稻盆栽试验,试验周期120 d。盆栽试验共设置19个处理,在仅添加秸秆炭的处理中,分别添加0.5%、1.0%和3.0%(干土质量比)的破碎秸秆、秸秆沤肥和秸秆生物炭;在添加秸秆炭和碳酸钙的处理中,3种秸秆炭添加量均为1.0%,在此基础上分别添加0、10.0%和20.0%(干土质量比)碳酸钙;同时设置未添加任何外源物质的对照(CK)处理。分析各处理中水稻生长特征,以及土壤有机碳组分微生物生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒态有机碳(POC)含量的变化及其影响因子。【结果】秸秆炭种类、添加量均会对土壤中有机碳组分含量产生影响。添加0.5%秸秆沤肥土壤中MBC含量最高(235.73 mg/kg),添加1.0%秸秆沤肥土壤中DOC含量最大(221.50 mg/kg),而添加3.0%秸秆生物炭土壤中POC含量最高(36.20 mg/kg)。土壤中碳酸钙添加量也会影响土壤有机碳组分,碳酸钙添加量为20.0%时,添加3种秸秆炭的土壤MBC含量均为最高。10.0%碳酸钙+1.0%秸秆沤肥处理中土壤DOC含量最大(195.60 mg/kg)。添加3种秸秆炭对水稻生长的促进作用为秸秆生物炭>秸秆沤肥>破碎秸秆,其中添加0.5%秸秆生物炭的水稻长势最佳,平均株高102 cm,根长50 cm;添加3.0%破碎秸秆处理对水稻生长的抑制作用最强。随着碳酸钙添加量的增加,添加秸秆沤肥处理的水稻株高呈先升后降趋势,其中添加10.0%碳酸钙对水稻株高的促进作用较强。相关分析结果表明,秸秆生物炭用量与土壤DOC含量呈显著负相关(P<0.05,下同),与土壤POC含量呈极显著正相关(P<0.01)。碳酸钙添加量与土壤DOC含量呈显著正相关。【结论】外源秸秆炭对石灰性水稻土中活性有机碳组分具有正激发效应,能明显提高土壤中MBC、DOC和POC含量,同时添加秸秆炭和碳酸钙对土壤活性碳组分的增加具有协同作用。添加低量秸秆炭能促进水稻生长,其中秸秆生物炭的促进作用最明显;在10.0%和20.0%碳酸钙添加量的土壤中添加秸秆沤肥及秸秆生物炭均能促进水稻生长。

水稻秸秆炭施用对水稻土团聚体稳定性及其碳氮分布的影响

[目的]水稻长期种植过程中大量化肥施用导致土壤结构变差,研究不同用量水稻秸秆生物炭和化肥配施对水稻土结构和碳、氮分布的影响,探索稻田优化施肥管理方式。[方法]水稻田间试验在浙江衢州进行,试验设不施肥对照(CK)、常规施肥处理(NPK)以及常规施肥基础上添加22.5 t/hm^(2)(NPK+1%B)、45 t/hm(NPK+2%B)和90 t/hm^(2)(NPK+4%B)水稻秸秆炭处理,共5个处理。水稻收获后采集0-20 cm土层样品,测定土壤及不同粒级团聚体(>2、0.25~2、0.053~0.25和<0.053 mm)的有机碳和全氮含量,评价团聚体的稳定性。[结果]与NPK处理相比,施用水稻秸秆炭4年后,土壤>0.25 mm粒级团聚体含量提高了2.43%~7.99%,<0.25 mm粒级团聚体含量降低了2.93%~9.63%,土壤有机碳和全氮含量分别提高了16.40%~45.16%和14.67%~36.69%,各指标的变幅均以NPK+4%B处理最大。与NPK处理相比,秸秆炭处理土壤中>2 mm粒级团聚体中的有机碳和全氮含量分别提高了23.96%~70.87%和19.44%~47.56%,0.25~2 mm粒级团聚体中分别提高了21.87%~49.27%和17.18%~37.47%,增幅均以NPK+4%B处理最高,而0.053~0.25和<0.053 mm粒级团聚体中的有机碳和全氮含量无显著差异(P>0.05),说明施用水稻秸秆炭4年后,增加的土壤有机碳和全氮主要积累在>0.25 mm粒级团聚体中。与NPK处理相比,秸秆炭处理水稻土C/N值提高了2.40%~5.69%,但各处理间差异不显著,而4个粒级团聚体的土壤C/N值均显著提升,且均以NPK+4%B处理提高效果最好。此外,施用水稻秸秆炭提高了>2和0.25~2 mm粒级团聚体的碳、氮贡献率6.54%~17.43%、3.67%~7.28%和5.16%~11.55%、0.57%~1.83%,降低了0.053~0.25和<0.053 mm粒级团聚体的碳、氮贡献率7.25%~29.27%、15.93%~33.68%和10.26%~26.80%、12.61%~30.78%(P<0.05)。[结论]施用水稻秸秆炭能够迅速显著提高水稻土有机碳和全氮含量,增加>0.25 mm粒级团聚体质量占比,提高>2 mm粒级团聚体中有机碳的贡献率,降低<0.25 mm粒级团聚体中有机碳和全氮贡献率,且其影响幅度与水稻秸秆炭施用量呈正比。由此可见,施用水稻秸秆炭能在一定程度上改善水稻土结构,提高水稻土碳、氮固持潜力,对保证水稻土结构稳定性和维持水稻持续高产具有重要意义。

蚯蚓粘液-秸秆炭共同作用对生活污泥堆肥中重金属的影响

生活污泥中富含的重金属限制其资源化利用,为钝化重金属活性,降低污泥毒害效果和提高其利用价值,以40 mL蚯蚓粘液和2%、4%、6%、8%秸秆炭为添加剂对2 kg污泥进行堆肥,研究粘液、粘液协同秸秆炭添加对污泥堆肥后重金属变化的影响。结果显示,与对照组污泥堆肥相比,粘液堆肥污泥后pH升高1.42%,总氮、总磷含量降低7.87%、14.18%(P<0.05);而粘液协同秸秆炭堆肥污泥后,污泥逐渐呈碱性,电导率提升5.71%~9.58%(P<0.05),有机质含量升高7.71%~24.60%(P<0.05),丰富了堆体中可溶性离子和有机物含量,但总氮、总钾含量分别降低19.10%~30.95%、7.87%~14.31%。在添加粘液对污泥堆肥后,重金属总量均表现出下降趋势,Ni、Zn、Pb的较活泼形态向难以降解的残渣态转化,使残渣态所占比例较CK处理分别升高61.81%、120.19%、72.51%;当添加粘液和秸秆炭对污泥堆肥后,重金属总量继续表现出下降趋势,碳酸盐结合态Ni和Pb、铁锰结合态Pb、可交换态Zn逐步向稳定的残渣态转化,而有机结合态Cu却向可交换态和残渣态转化,钝化了堆肥污泥中Ni、Zn、Pb,活化了Cu。最后根据分析得出结论,粘液协同秸秆炭改变污泥中pH来影响重金属Ni、Zn、Pb、Cu有效态,粘液+8%秸秆炭处理对污泥重金属的影响较为理想。

不同秸秆炭在黄壤中降解特征的比较研究

为了估算油菜、玉米和水稻秸秆炭在黄壤中的降解率、表观残留碳量和降解半衰期等降解参数,明确不同秸秆炭在黄壤中的降解特征,采用添加秸秆炭至黄壤中的方法进行室内培养试验,通过耗氧培养过程中总碳的变化来模拟研究秸秆炭在土壤环境中的降解特征.结果表明,黄壤的全碳含量和表观残留碳量与投入至黄壤的纯碳量有关,随其投入纯碳量的增加而增加,4%添加量的3种秸秆炭均可使黄壤的全碳含量由初始的第4等级提高至第1等级.随着培养时间的持续秸秆炭逐渐降解,其降解率由大到小依次为:玉米秸秆炭、水稻秸秆炭、油菜秸秆炭.最终通过公式T_(1/2)(月)=0.693/K计算出油菜、玉米和水稻秸秆炭的降解半衰期分别为4.9~8.2,3.9~6.0,3.0~5.3年.秸秆炭对黄壤的增碳效果取决于投入秸秆炭的纯碳量,而其稳定性与秸秆炭的种类有关,在同一添加量水平下,玉米秸秆炭对黄壤的增碳效果最佳,而油菜秸秆炭的稳定性最好.

水稻秸秆炭对土壤性质和莲藕植株生长的影响

【目的】为了探究水稻秸秆炭对土壤性质和莲藕植株生长的影响,实现水稻秸秆等农业废弃物循环利用,提出一种用于莲藕植株生长的水稻秸秆炭施用方法。【方法】通过盆栽试验,首先探讨了水稻秸秆炭不同热解炭化温度(350、650℃)条件和施用量水平(质量分数分别为0.5%、1%、2%)对土壤化学性质、酶学性质的影响,其次研究了水稻秸秆炭对莲藕植株生长的影响,最后总结出水稻秸秆炭的最佳炭化温度和施用量。【结果】施用水稻秸秆炭能提升土壤pH,650℃水稻秸秆炭2%+化肥处理(G2)相比对照组提高了0.38个单位;水稻秸秆炭的施用也提升了土壤全氮、全磷、有机碳、速效钾含量,350℃水稻秸秆炭2%+化肥处理(E2)相比对照组分别提升了32%、150%、39%和260%;此外,水稻秸秆炭还能提高土壤碱解氮、速效磷等速效养分含量,在G2处理作用下分别提升了2.36倍、17.8倍。土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性在水稻秸秆炭作用下增幅显著,其中土壤脲酶活性在G2处理作用下增加最显著;E2处理对土壤磷酸酶、蔗糖酶活性的提升效果最显著;而土壤过氧化氢酶活性在水稻秸秆炭施用后降低。莲藕立叶叶绿素含量在E2处理作用下得到显著增加,植株立叶、浮叶的长势也有所改善。【结论】综合分析水稻秸秆炭对土壤化学性质、酶学性质和植株长势的影响,以质量分数为2%施用量的350℃水稻秸秆炭效果最好,本研究结果可为水稻秸秆炭应用于莲藕土壤培肥改良提供理论参考。

玉米秸秆炭化产物的性能及应用

以玉米秸秆为原料,在最终炭化温度为450℃、平均升温速度为150℃/h的条件下对其进行炭化,研究了炭化产物的成分和性质。结果表明,玉米秸秆炭的灰分和固定碳质量分数分别为13.23%和77.05%,比表面积为158m2/g,并富含作物生长必需的多种营养元素,其中氮、磷、钾质量分数较高,分别为9.24×10-3、4.38×10-3、2.90×10-2;玉米秸秆醋液是一种组分复杂的混合物,主要有机成分是酸类、酚类、酮类和醛类物质,质量分数分别为21.76%、19.62%、15.87%和14.24%。以玉米秸秆炭为材料,以蛭石、煤渣和鸭粪基质为对照(V(蛭石)∶V(煤渣)∶V(鸭粪)=1∶1∶1),研究了玉米秸秆炭、蛭石、煤渣、鸭粪不同配比的复合基质对番茄生长的影响。结果表明,番茄长势(尤其是前期)较好的基质配比为V(玉米秸秆炭)∶V(蛭石)∶V(煤渣)∶V(鸭粪)=6∶1∶1∶1,且在定植20d时,番茄株高、最大叶面积和茎粗指标分别提高了11.11%、57.21%、32.81%。

玉米秸秆炭还田对黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响

【目的】探索玉米秸秆炭对东北黑土土壤肥力特性和氮素农学效应的影响,可为东北玉米集约化生产区秸秆资源利用和培肥土壤提供理论和实际应用基础。【方法】本研究以东北典型黑土区春玉米种植体系为研究对象,通过连续两年的田间原位试验,研究了添加500℃厌氧条件热解的玉米秸秆炭对土壤养分含量、微生物和酶活性的影响及玉米秸秆炭对作物产量和氮素农学效应的影响。试验设三个处理:1)PK+4 t/hm2秸秆还田(CK);2)NPK+4 t/hm2秸秆还田;3)NPK+4 t/hm2秸秆还田+2 t/hm2秸秆生产秸秆碳,在玉米成熟期取0—20 cm土壤样品和植株样品,采用常规方法进行相关项目的测定。【结果】1)土壤养分分析结果。与秸秆还田相比,秸秆炭处理在2013和2014年土壤碱解氮含量(AN)分别提高了10.1%和9.7%,均达到显著水平(P<0.05);土壤速效磷含量(AP)分别提高了13.7%和27.3%,在2014年达到显著水平(P<0.05);土壤微生物量碳含量(SMBC)分别提高了13.5%和26.9%,土壤脲酶活性(URE)分别提高了22.3%和31.8%,2014年SMBC和URE升高均达显著(P<0.05)。秸秆炭对土壤有机质(OM)、全氮(TN)、速效钾(AK)、土壤微生物量氮(SMBN)和蔗糖酶活性(SUC)的提升效果在两年试验中均没有达到显著水平,2)氮素农学效应影响结果。与处理2相比,处理3肥料氮偏因子生产力(PFPN)分别提高了3.3%和9.6%,肥料氮经济效益(EBN)分别提高了12.9%和27.5%,均在2014年表现出显著提高(P<0.05);而两年间处理3的玉米产量分别提高3.3%和9.5%、肥料氮利用率(UEN)分别提高了3.9%和14.0%、肥料氮农学效率(AEN)分别提高了11.6%和23.9%,但均未达显著水平。【结论】2年试验初步表明施用玉米秸秆炭可以提高土壤微生物活性和土壤酶活性,调节土壤与作物之间的养分供需,改善土壤养分状况,对提升氮素农学效应有作用。因此,玉米秸秆炭可作为秸秆资源高效利用的有效形式,其长期效果还需进一步试验。

施用小麦秸秆炭对灌耕风沙土土壤养分含量及玉米产量的影响

【目的】研究生物炭对灌耕风沙土改良效果。【方法】以灌耕风沙土为供试土壤,小麦秸秆炭为供试材料,采用田间定位试验,设置4个处理,分别为(1)不施炭(CK);(2)67.5t/hm2生物炭;(3)112.5t/hm2生物炭;(4)225.0t/hm2生物炭。玉米生长后期测定产量,采集土壤分析相关养分指标。【结果】0~20cm和20~40cm土层,与对照相比,施用小麦秸秆炭对灌耕风沙土土壤pH值影响不明显。与对照相比,施用小麦秸秆炭能够显著增加灌耕风沙土土壤全氮、有机质、速效氮及速效钾含量,在0~20cm土层分别增加了14.5%~29.6%,、48.9%~89.5%、28.7%~93.5%、6.9%~31.3%。在20~40cm土层分别增加了38.1%~56.0%、24.9%~40.1%、30.8%~68.1%、15.6%~45.2%。施用小麦秸秆炭处理能够明显增加玉米产量,增产了28.7%~49.2%。【结论】施用小麦秸秆炭能够提高灌耕风沙土的土壤肥力,增加作物产量。

利用轻度炭化的玉米秸秆炭脱除沼气中硫化氢的研究

利用专利方法制得轻度炭化的玉米秸秆生物炭,采用电子扫描电镜观察玉米秸秆生物炭的微观结构,利用傅里叶变换红外光谱仪分析生物炭的表面性质。研究结果表明:生物炭较好地保持了玉米秸秆原有的生物结构;生物炭含有大量的木质素、纤维素和少量的未被酸解的半纤维素;碱改性的生物炭主要含有纤维素和碱不溶的木质素,碱处理可改变碱改性生物炭的有机构成和微观结构。采用固定床吸附装置研究了生物炭对沼气中硫化氢的脱除效果,研究发现,水洗炭的脱硫效果较好,高p H值有利于碱改性生物炭对硫化氢的吸附。生物炭对硫化氢的吸附动力学行为可用Bangham速率方程进行描述。

热解条件对农作物秸秆炭性能的影响

该文通过对棉秆炭、稻草炭、玉米秆炭的含碳量、比表面积、热值的测定与分析,研究了热解条件与秸秆炭性能之间的相互关系,进而为秸秆炭的开发利用提供理论依据。在热解终点温度分别为450、600、750℃,平均升温速率为150℃/h,升至终点温度的保温时间为1 h的热解条件下获得上述秸秆炭。结果表明:在试验选定的热解条件下,棉秆炭、稻草炭、玉米秆炭含碳量的平均值分别为78.14%、60.01%、69.91%;比表面积的平均值分别为219、1191、73 m2/g;热值的平均值分别为31 471.552、6 490.282、2 816.82 J/g。

纳米SiO_2/氨基淀粉黏合剂秸秆炭的结构及除磷特性

将秸秆粉用氨基淀粉黏合剂均相包覆,并掺杂纳米二氧化硅(nano SiO_2),采用原位发泡、炭化处理技术制备成纳米SiO_2/氨基淀粉黏合剂秸秆炭(掺杂纳米SiO_2秸秆多孔颗粒炭,nano SiO_2/AR-biochar)。通过透射电镜(transmission electron microscope,TEM)、热稳定性(thermogravimetry,TG)、扫描电镜-能谱扫描(scanning electron microscope-energy dispersive spectrometer,SEM-EDS)、比表面积与孔分析(Brunauer,Emmett and Teller,BET)、氮气吸附和压缩测试等技术手段对nano SiO_2/AR-biochar的孔结构特征、比表面积、微观形貌及压应力进行系统表征,并研究了nano SiO_2/AR-biochar对磷酸根吸附过程等温线及动力学模型。结果表明,掺杂nano SiO_2/AR-biochar孔结构分布匀称、比表面积大幅改善;TEM和SEM发现,掺杂nano SiO_2秸秆多孔颗粒炭材料的表面可形成类似海绵絮状结构,为炭材料提供较高的吸附位点;掺杂nano SiO_2可显著提高炭材料的机械压缩性能,当掺杂量为秸秆粉质量的6%时,压缩强度由3.89 MPa增加到7.96 MPa,增幅达104.6%。由于纳米SiO_2的掺杂,nano SiO_2/AR-biochar具有了更强除磷效果,且吸附过程符合准二级动力学模型,在短时间内(5 min)其吸附率可高达18.42 mg/g,体现了该掺杂纳米二氧化硅秸秆多孔颗粒炭具有良好的除磷特性。

镉污染土壤中施用秸秆炭对水稻生长发育的影响

本研究以北方粳稻为材料,采用盆栽试验,研究了在轻度镉污染土壤中施用不同量炭对水稻生长发育及其净光合速率的影响。结果表明:在镉污染土壤中施用炭能够提高光合速率,增加干物质积累,提高产量,对水稻生长具有较大的促进作用。在水稻生长发育前期,不同施炭量处理对水稻茎、叶等干物质积累影响不显著,但至水稻抽穗期以后,这种影响初步显现,各不同施炭量处理均与对照(CK)有较大差异,表现为茎、叶、穗干物质增加,且在完熟期C1处理与其它处理均差异显著;不同施炭量处理对水稻净光合速率影响显著,各处理在不同发育时期均与对照有显著差异,在灌浆期以后,水稻净光合速率与蒸腾速率的提高,可促进水稻的物质积累与籽粒成熟,增加千粒重,提高结实率;在最终产量形成上,C1与C2处理均与对照达到极显著差异,分别比对照提高产量18.4%和2.92%。

玉米秸秆炭和木屑炭催化裂解焦油的试验研究

针对生物质热化学转化过程中产生焦油的诸多不利影响,利用催化裂解法将焦其化为小分子燃气,可达到双效降低焦油含量并提高燃气热值的目的。本研究利用500℃条件下慢速热解获得的玉米秸秆炭和木屑炭作为催化剂,在自制的焦油催化裂解装置中,研究裂解温度为700、750、800、850、900、950和1000℃时,两种催化剂对焦油的催化裂解效果。结果表明:两种催化剂对焦油裂解具有良好的催化性能;随着裂解温度升高,裂解气中H_2含量逐渐增加,CO、CH_4、C_2H_4、C_2H_6等含量均逐渐减少,裂解气热值和密度逐渐降低;比较来看,木屑炭对焦油的催化性能优于玉米秸秆炭;焦油裂解产气率随裂解温度升高而增加,在反应温度为1000℃时,玉米秸秆炭和木屑炭催化裂解焦油的产气率分别为91.98%和94.11%。总体来看,玉米秸秆炭和木屑炭既对生物质焦油具有良好的催化性能,又为催化裂解反应提供炭源。

改性秸秆炭及吸附废水中苯酚的研究

秸秆炭系由植物秸秆(玉米,小麦等)在1200℃高温下气化干馏所得。探讨了不同条件(时间、用量、温度和pH值)下秸秆炭吸附苯酚性能,并对秸秆炭做了不同的改性处理,以提高其吸附性能。结果表明秸秆炭吸附苯酚的最佳条件为:苯酚与秸秆炭用量比例为0.84mg/g,温度35℃,pH=9,最佳吸附时间为5h;用双氧水改性后的秸秆炭吸附过的模拟废水中苯酚含量仅为0.47mg/L。符合GB 8978—1996排放标准。

农作物秸秆炭制备速燃炭的研究

以农作物秸秆炭为主要原料制备速燃炭，研究了秸秆炭与引燃剂的比例及成型方式对速燃炭性能的影响，结果表明，农作物秸秆炭与引燃剂质量比为4：3，块状成型方式制备的速燃炭性能较好，其燃烧热为21289．76J／g，且24g该速燃炭燃烧时火焰持续13 min 55s，火星持续113min，燃烧残渣13．19％。并通过燃烧实验表明，24g速燃炭能使50mL蒸馏水持续沸腾17 min，且水温在60～80℃之间保持90min以上。

农作物秸秆炭理化特性分析

选取新疆南疆极旱地区当年的3种农作物秸秆炭为研究对象,采用生物质原料测试方法研究了秸秆炭的理化特性。结果表明,3种秸秆炭的含水率均在10%左右,易于加工成型;稻秸炭的堆积密度最大;3种秸秆炭的堆积角均较大,属于流动性较差的物料;棉秆炭的外摩擦系数最大;棉秆炭发热量和固定炭含量最高;玉米秆炭挥发分最高。

我国南方3种主要作物秸秆炭的理化特性研究

以我国南方水稻(D)、棉花(M)和玉米(Y)3种主要作物秸秆为研究对象,研究了400、450、500℃温度下制备的作物秸秆炭的主要理化特性。研究结果表明:生物炭的出产率因热解温度和秸秆种类而异,一般低温出产率高,高温趋于稳定,3种物料灰分含量是D>Y>M;生物炭p H值随热解温度升高而增大,且均呈碱性;比表面积总体上随温度增加而增加;有机碳和总氮含量随热解温度升高而降低,总磷和钾含量随热解温度升高而增加;不同秸秆炭所含官能团基本相同,-OH随温度升高呈减弱趋势,而芳香性结构增加。经综合对比,推选500℃下制备的生物炭较好。

添加羧甲基纤维素钠粘合剂对秸秆炭的结构及脱臭性能的影响

针对粉末炭材料在运输和使用过程中气阻较大,易造成粉尘污染的问题,以及环境恶臭治理成本高的现状,该研究以农业废弃物玉米秸秆为原料、羧甲基纤维素钠(CMC)为粘合剂制备出成型秸秆炭,以H2S为目标污染物,探讨了CMC的添加量和成型温度等工艺条件对秸秆炭脱臭性能和抗压强度的影响,再利用SEM、FT-IR、孔结构和比表面积等技术对材料的结构进行了分析。结果表明,添加CMC后秸秆粉末炭可压制成型,随着CMC添加量从10%增加到30%,其抗压强度从19 N·cm^(-2)升高到32 N·cm^(-2),但其脱臭性能下降了25%～50%;随着成型温度从200℃升高到350℃,秸秆炭的脱臭性能和抗压强度均呈现出先上升后下降的趋势,H2S穿透时间在40～55min范围内波动;最终确定的工艺参数为成型温度250℃、CMC添加量20%,该条件下制备的秸秆炭抗压强度可达29 N·cm^(-2),对H2S的吸附时间超过50 min,脱臭效果优于商品活性炭。结构分析显示,添加CMC后的秸秆炭表面均呈现管状结构,且含有大量的含氧官能团,虽然与未添加的样品相比比表面积下降了24.5%,但仍保留了大量的微孔及中孔数量,这是成型秸秆炭仍具有较好脱臭性能的主要原因。该研究制备的成型秸秆炭具有较高的抗压强度和脱臭性能,成本低,可应用于环境中恶臭气体的吸附,实现了农业废弃物资源化利用的目的。

模拟铬鞣废水中的Cr(Ⅲ)在玉米秸秆炭上的界面去除行为

通过批次试验研究玉米秸秆炭(CCS)对模拟铬鞣废水中Cr(Ⅲ)的去除特性,分析吸附过程的等温线方程和动力学特性。结果发现:CCS对Cr(Ⅲ)的去除更符合Langmuir等温线方程和准二级动力学方程,CCS对Cr(Ⅲ)的理论最大吸附量qm为7.936 5mg/g。反应过程自发、吸热,反应后体系自由度略有降低。吸附过程分为快速和慢速2个阶段,反应30min后吸附量(5.91mg/g)达到120min反应结束时的85.53%。相比于蒸馏水,HCl的解吸效果更好,解吸率R最高为61.29%。在Cr(Ⅲ)—共存离子复混体系中,CCS对Cr(Ⅲ)的吸附量降低到3.88mg/g。推测CCS对Cr(Ⅲ)的吸附可能为范德华力、氢键、偶极键的共同作用,且化学吸附为反应过程的速率控制步骤。