含金银负载炭的解吸及金银分离

对含金4～5g/kg、含银7 g/kg的负载炭用碱性醇溶液进行解吸,金银的解吸率都能达到98%以上,解吸液用电解槽进行电沉积,金的电解率达99%以上,银的电解率达98%以上.电积到钢棉上的金银泥用化学方法进行分离,金泥经熔炼后得合质金,银泥熔炼后可得98%的银锭.

生物炭负载纳米零价铁催化降解亚甲基蓝性能研究及机理分析

为提升纳米零价铁在类芬顿反应体系中的催化能力,减少团聚现象,采用液相还原法制备了生物炭负载纳米零价铁材料(nZVI@BC)。通过表征、亚甲基蓝降解实验,探究材料性能、降解最佳条件及作用机理。结果表明,纳米零价铁(nZVI)均匀分布于生物炭表面,且材料纯度较高、稳定性较好。在降解实验中,降解100 mg·L^(-1)亚甲基蓝溶液的最佳反应条件为25℃、初始pH=3、nZVI@BC投加量30 mg·L^(-1)、H2O2投加浓度4 mmol·L^(-1),10 min内几乎完全降解。在降解过程中,·OH起主要作用,发色官能团首先断裂,随后芳环结构被破坏,最终彻底降解。且nZVI@BC循环使用性能较好,3次循环后亚甲基蓝去除率仍达85%以上。在印染废水处理实验中,nZVI@BC处理效果良好,当H2O2投加浓度为0.9 mmol·L^(-1)、nZVI@BC投加量为60 mg·L^(-1)、pH≤4.5时,出水化学需氧量(CODcr)可降至50 mg·L^(-1)以下,达到回用水标准。

以稻壳热解炭制备镧负载多孔炭复合电极材料

利用稻壳热解炭为原料制备镧负载多孔炭复合电极材料(La/PCs),先将稻壳热解炭分离出炭前驱体,再采用原位活化/负载的方法制备一系列镧负载多孔炭复合电极材料,分别考察了煅烧温度和浸渍比对其吸附性能和电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜/X射线能谱仪(SEM-EDS)和Brunauer-Emmett-Teller比表面积(BET)法研究了该系列镧负载多孔炭复合电极材料的金属结构与价态、元素组成及表面形貌,并分析了孔结构与电容值之间可能存在的关系.结果表明,在6 mol/L KOH电解液中,La/PC_900/10材料的电容值为269.45 F/g.在电流密度为0.5 A/g时,由其组装的对称超级电容器具有23.45 W·h/kg的能量密度,此时的功率密度为0.70 kW/kg,并且循环5000次后的电容保持率为86.41%.La/PC_900/10良好的电容性能显示了其作为碳基电极应用于高性能超级电容器的潜力.研究结果为稻壳热解炭的利用和镧在新能源材料领域的应用提供了一条可行路径.

生物炭负载锰掺杂纳米四氧化三铁吸附除锑研究

为提升晶态铁系金属氧化物的吸附容量、提高对印染废水中高溶解度和稳定性的Sb(OH)_(6)^(-)去除效果,制备生物炭负载锰掺杂纳米四氧化三铁,探究其吸附效果与联用生物炭负载提升吸附容量的机理。吸附实验表明,在初始pH为7.0±0.5、温度25℃、初始锑浓度200μg/L条件下,吸附剂除锑的最优条件为锰铁比0.3、负载比0.2、投加量0.3 g/L,此时模拟废水中锑含量可降至38μg/L,在更低投加量、更温和pH、室温条件下有更高的吸附容量。且吸附剂的循环使用性能较好,经三个吸附-脱附循环后吸附量仍达86%。吸附容量机理研究发现,生物炭负载提升吸附容量的机理为缓解团聚、提高吸附剂表面带正电强度、增强其对Sb(OH)_(6)^(-)的离子交换吸附作用。

覆膜条件下铁改性磷负载生物炭对花生磷素利用及产量的影响

为探究覆膜条件下铁改性磷负载生物炭对花生植株磷素利用及产量的影响,该研究于2021和2022年设置盆栽裂区试验,研究不同覆膜方式(覆膜处理(M1)和无膜处理(M0))下,铁改性磷负载生物炭处理(常规施磷量+无生物炭处理(P1C0)、3/4常规施磷量+7.5 t/hm^(2)铁改性磷负载生物炭处理(P2C1)、3/4常规施磷量+15 t/hm^(2)铁改性磷负载生物炭处理(P2C2)、2/3常规施磷量+7.5 t/hm^(2)铁改性磷负载生物炭(P3C1)、2/3常规施磷量+15 t/hm^(2)铁改性磷负载生物炭(P3C2))对花生植株叶绿素含量、净光合速率、干物质积累量、磷素利用、土壤有效磷含量及花生产量的影响。研究结果表明,与M0处理相比,M1处理下花生苗期、花针期、结荚期和饱果期叶绿素含量与净光合速率分别提高了7.6%和29.1%、12.4%和25.9%、14.9%和16.0%、6.5%和14.8%,饱果期干物质积累量和产量分别提高了17.7%和18.8%(2 a平均)。同一覆膜方式下,从苗期至饱果期,花生净光合速率和土壤有效磷含量呈先升高后降低的趋势,在花针期达到最大值。与P1C0处理相比,P2C1处理饱果期土壤有效磷含量、花生植株磷素积累量、干物质积累量及产量分别显著提高了为13.5%、14.3%、6.5%和10.2%(2 a平均)。不同覆膜方式和铁改性磷负载生物炭处理中,M1P2C1处理土壤有效磷含量、植株磷素积累量、饱果期干物质量及产量均为最优,花生产量较M0P1C0处理(常规处理)提高了40.4%(2 a平均)。因此,覆膜处理结合3/4常规施磷量和7.5 t/hm^(2)铁改性磷负载生物炭可通过提高土壤有效磷含量,促进植株对磷素的吸收利用,增加叶绿素含量,提高光合作用和干物质积累量,最终实现花生增产。研究结果可为花生田减磷增效生产提供理论参考。

生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解水中菲的性能研究

生物炭负载纳米铁(BC@nZVI)是一种新型的高效非均相活化材料,可活化过硫酸盐(PS)进行原位化学氧化,去除焦化场地等复杂污染场地中的多环芳烃。针对BC@nZVI活化PS对菲(PHE)降解性能及影响因素,基于液相还原法制备BC@nZVI,采用BET比表面积测试、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射技术、傅里叶变换红外光谱等表征BC@nZVI的孔隙结构、表观形貌、元素分布、结构形态、物相组成、官能团等特性,研究BC@nZVI铁碳比、BC@nZVI投加量、PHE初始浓度、PS浓度等因素对BC@nZVI活化PS降解PHE的影响。采用准一级动力学模型评估PHE的降解动态,采用电子顺磁共振(EPR)确定BC@nZVI/PS体系中的自由基。研究结果表明,BC可有效负载nZVI并缓解nZVI的团聚,有利于提高对PS的活化效率;铁碳比为1:4(质量比)的BC@nZVI活化PS降解PHE的效果最优,在PHE初始质量浓度为1 mg/L、PS浓度为1.6 mmol/L、BC@nZVI投加量为0.6 g/L的最佳条件下,PHE的降解率达到94.59%。PHE的降解率随着PHE初始质量浓度的升高而降低;在酸性环境下的PHE降解效果优于中性及碱性环境下的PHE降解效果。BC@nZVI/PS体系中的活性物种主要有SO_(4)~-·、·OH和O_(2)~-·。

生物炭负载NH_(4)^(+)-N对烤烟农艺性状与氮素吸收利用的影响

利用生物炭进行面源污染水体NH_(4)^(+)-N农田回用,对于化学氮肥减施意义重大。本研究通过土柱试验,探讨了等氮量(90 kg/hm2)条件下不同比例生物炭负载NH_(4)^(+)-N替代化肥氮(生物炭负载NH_(4)^(+)-N分别占总氮的0%、20%、40%、60%、80%、100%)对烤烟农艺性状和烤烟氮素吸收利用的影响。结果表明:60%替代比例最有利于改善烤烟农艺性状,其茎围最大、有效叶片数最多、最大叶长和最大叶面积最高;同时,60%替代比例可显著提高烤烟生物量、氮肥表观利用率、氮肥农学效率、氮肥生理效率和氮肥偏生产力。可见,生物炭负载NH_(4)^(+)-N不能完全替代普通化学氮肥,以60%为最佳替代比例。

负载铁生物炭对雄黄矿尾渣砷的钝化效果

湖南石门雄黄矿矿区内大量As含量极高的尾渣,严重威胁着当地环境安全与居民生命健康.为推动实现对雄黄矿高As尾渣的稳定化处理,系统分析了Fe BC(负载铁生物炭)对雄黄矿尾渣中As的钝化效果,并对Fe BC钝化As的发生机制进行探讨.结果表明:水平振荡试验和合成沉降浸出试验(synthetic precipitation leaching procedure,SPLP)中尾渣As的浸出浓度分别为103.7和173.5 mg/L;Fe BC的加入〔矿渣与Fe BC的比例(w/w)为4∶1〕使尾渣中As的浸出浓度降低72.2%~79.2%.在以模拟酸雨为淋溶液的柱试验中,Fe BC处理使淋出液中ρ(As)下降79.1%~99.3%,As淋失总量减少92.8%,但酸雨淋溶量的持续增加使出水中ρ(As)随p H的降低而缓慢上升.FTIR(傅里叶红外光谱)分析发现,Fe BC表面负载的Fe原子通过羟基与砷酸根之间的配位基交换作用吸附As是Fe BC高效钝化尾渣中As的关键机制;同时,生物炭载体表面含氧官能团还可能通过氢键与As氧合阴离子或分子发生了吸附反应.研究显示,Fe BC在钝化雄黄矿尾渣中高含量As方面具有突出优势,可用于快速降低矿渣中As的浸出毒性;但在长期酸雨淋溶条件下,可能需要设置酸度缓冲层以充分保障Fe BC钝化As作用的稳定性和持久性.

炭微球负载钴催化剂的原位制备及其催化产氢性能研究

分别以葡萄糖和硝酸钴为炭源和钴源,采用水热炭化法原位制备了炭微球负载钴金属催化剂(Co/CMS),借助扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDX)表征所制催化剂微观形貌和元素组成,利用该催化剂进行了催化硼氢化钾水解产氢实验并分析了相关催化反应的动力学过程。结果表明,所制Co/CMS催化剂球状形态完整、尺寸分布均匀,炭微球平均直径约为3.98μm,钴金属均匀负载于炭微球表面;Co/CMS催化剂对硼氢化钾水解产氢反应具有较高的催化活性,负载钴金属对催化剂的性能有显著影响,钴负载量为25%的Co/CMS催化剂催化产氢效率达到11088 mLH2·g^-1Co·h^-1;产氢速率受硼氢化钾溶液浓度影响不大,但对反应温度较敏感;钴负载量为25%的Co/CMS催化剂催化硼氢化钾溶液水解制氢反应的活化能约为33.75 kJ·mol^-1,低于Pt/C和Ru/C贵金属催化剂相应值,表明所制Co/CMS催化剂对硼氢化钾水解产氢具有较好的催化性能。

氮负载生物炭对干湿交替稻田水土生态环境的调控效应

农田面源污染已成为引起水体富营养化的主要原因之一。为了减少稻田氮素流失、改善稻田局部水体养分负载过重的问题,采用盆栽试验,通过生物炭吸附富营养水中的养分后再利用于盆栽水稻,设置主区为持续淹水灌溉(I F)与干湿交替灌溉(I A),副区为1个对照(常规施氮,N1C0)与4种不同用量的氮肥与氮负载生物炭处理(N3/4C1、N3/4C2、N1/2C1、N1/2C2),其中N3/4、N1/2表示氮肥施入量为当地传统施氮量(N1)的3/4,1/2倍;C1、C2分别为10 t/hm^2和20 t/hm^2氮负载生物炭。结果表明:(1)减少氮肥施入配施氮负载生物炭显著提高了常规施氮处理田面水的pH;(2)常规施氮肥处理下,干湿交替灌溉(I A)田面水NH 4^+-N平均浓度较持续淹水灌溉(I F)高8.0%,但是添加20 t/hm^2氮负载生物炭后,干湿交替灌溉田面水NH 4^+-N平均浓度低于持续淹水灌溉处理;(3)水稻生育后期,氮负载生物炭对NH 4^+-N具有明显的缓释作用,而在干湿交替灌溉中,减施氮肥配合添加氮负载生物炭处理较N1C0处理降低了田面水NO 3^--N浓度;(4)减施氮肥配合添加氮负载生物炭可提高水稻分蘖率,而添加20 t/hm^2氮负载生物炭在氮肥施用量较少时,有利于提高水稻的有效分蘖率。综上,氮负载生物炭不仅可以降低富营养水中30.8%含氮量,还能显著降低施肥初期水稻田面水中NH 4^+-N浓度,降低流失风险,延长NH 4^+-N的释放时间而减少1/4的施氮量和保证水稻生育末期的氮素需求,从而有利于水稻生长。

负载铁生物炭的制备、表征及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以小麦秸秆为原料热解制备生物炭,分别用FeSO4/FeCl3和FeCl3对生物炭进行表面改性。表征结果显示,改性生物炭表面存在磁性颗粒和Fe—O基团,负载铁后生物炭的比表面积和总孔体积显著增大。吸附实验结果表明,改性后生物炭吸附Cr(Ⅵ)的吸附性能优于未改性生物炭,且以FeSO4/FeCl3改性的生物炭吸附性能更佳,在Cr(Ⅵ)溶液初始pH为2、初始浓度为100 mg·L^-1、温度为30℃、振荡速率为150 r·min-1、生物炭投加量为4 g·L^-1、吸附时间为48 h的条件下,FeSO4/FeCl3改性的生物炭对Cr(Ⅵ)的去除率达93.9%;负载铁生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。

铁还原条件下铁负载生物质炭固定三价砷的能力及其稳定性

为研究还原条件下铁负载生物质炭固定三价砷[As(Ⅲ)]的能力及其自身稳定性,首先探究了铁负载生物质炭介导铁还原菌(Shewanella oneidensis MR-1)还原含As(Ⅲ)的水铁矿[As(Ⅲ)-FH]时对As(Ⅲ)的释放和固定能力;其次评估了铁还原菌的还原作用对铁负载生物质炭固定As(Ⅲ)稳定性的影响。研究表明,400~700℃制备的铁负载生物质炭在好氧条件下可以吸附0.94~1.63 mg·g^-1的As(Ⅲ)。在As(Ⅲ)-FH还原体系中,随着铁负载生物质炭制备温度的提升:0~400 h时,铁负载生物质炭加速S.oneidensis MR-1还原As(Ⅲ)-FH释放二价铁和As(Ⅲ)的能力也逐渐提升;在400~646 h,分别加速溶液中的Fe^2+沉淀生成蓝铁矿和菱铁矿,以及As(Ⅲ)的部分固定,在646 h时As(Ⅲ)的固定量为0.211~0.676 mg·g^-1。在铁负载生物质炭固定As(Ⅲ)稳定性评估体系中:铁还原菌的还原作用虽然会导致铁负载生物质炭中磁铁矿还原转化生成蓝铁矿和菱铁矿,但却可以在342 h内提升固定As(Ⅲ)的能力,达到2.16~2.29 mg·g^-1。因而在铁还原菌构建的还原生境中,铁负载生物质炭的As(Ⅲ)固定能力在342 h的短期内呈现增加的趋势,而在646 h的长时间培养条件下As(Ⅲ)的固定能力逐渐降低。通过构建简单的铁还原生境,评估了铁负载生物质炭在还原环境中固定As(Ⅲ)的潜能,为稻田土壤砷污染阻控材料的筛选提供了一种评估方法。

不同活性炭负载的镍基催化剂上废塑料裂解制碳纳米管性能

以椰壳炭、竹炭和木炭三种活性炭为载体,采用浸渍法制备炭负载金属镍的催化剂,考察其在废塑料裂解制备碳纳米管过程中的催化反应性能;采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱仪、同步热分析仪、比表面积分析仪等手段分析了催化剂和产物碳纳米管的形貌和结构。结果表明,椰壳活性炭为载体制备的镍基催化剂上碳纳米管产量最高、石墨化程度最好。以椰壳活性炭为载体制备的镍基催化剂为例,研究了反应温度和镍负载量对其催化性能的影响。

炭材料负载金属催化剂在活化过硫酸盐中的应用进展

近年来,基于硫酸根自由基的高级氧化技术在环境污染治理中的应用受到越来越广泛的关注,而炭材料负载金属催化剂在活化过硫酸盐去除环境污染物方面展示出巨大的优势。全面总结了炭材料负载金属离子、金属单质、金属氧化物等而制备的不同催化剂在活化过硫酸盐中的作用机制以及对污染物的降解效果等方面的研究进展,并指出了该类催化剂在活化过硫酸盐氧化中的应用前景与未来的研究方向。

修复氯代烃污染的生物炭负载纳米零价铁制备条件优化实验

通过液相还原法制备花生壳生物炭负载纳米零价铁材料(nZVI/BC),并采用元素分析、比表面积和扫描电镜等多种表征方法以获得其结构性质,研究了nZVI/BC材料对3种常见的氯代有机污染物(三氯甲烷、氯苯、三氯乙烯)混合配制的模拟地下水中污染物的去除效果。结果表明,300℃热解的花生壳生物炭(BC)收益率最高,为44.07%,结构上相对而言保存较完整;纳米零价铁(nZVI)在花生壳BC表面负载较均匀,没有出现大的团聚,呈现链状结构。投加量相同时,炭铁质量比为2∶1的复合材料对混合污染物的整体去除效果较好,对三氯甲烷的去除率为66.59%,三氯乙烯为72.40%,氯苯为74.85%。

新生物炭负载材料修复阿散酸的经济效益分析

研制了一种降解阿散酸的新型生物炭负载材料。通过对照实验,对阿散酸降解的最佳过硫酸钠和尖晶石生物炭负载铁氧体投入量以及最适温度和pH值进行了研究,结果表明:1 mg阿散酸降解的最佳Na2S2O8和新型材料投入量分别为0.025 g和0.06 g;阿散酸降解的适宜温度为常温,适宜pH值为2～9。对处理砷污染地下水的经济效益进行了分析,结果表明:处理1 t砷污染地下水的成本为31.81元,且低污染、低能耗,在治理阿散酸污染地下水领域有一定的潜力。

炭黑负载Co-吡啶化合物的合成及催化性能研究

采用配位聚合物法制备Co-吡啶催化剂,制成炭黑负载Co-吡啶光催化剂,考察金属配比、催化剂用量、降解时间、降解温度等对催化降解甲基橙效率的影响。结果表明,金属配比钴∶吡啶=1∶0.5,催化剂用量10 mg,紫外光照6 h时,降解率达82.87%;金属配比钴∶吡啶=1∶1,吸附剂用量20 mg,吸附时间90 min,吸附温度60℃时,吸附降解率达98.1%。

载镧生物质炭吸附水体中As(Ⅴ)的过程与机制

将镧氧化物的纳米颗粒通过浸渍、负载、炭化等流程负载到以玉米秸秆为原材料制备的生物质炭(Biochar)表面,得到了对水体中As(Ⅴ)具有高效吸附性能的载镧生物炭(La-biochar)。采用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线电子能谱(XPS)对制备所得La-biochar进行了表征,研究了吸附剂用量、接触时间、初始p H值和初始As(Ⅴ)浓度等因素对吸附过程的影响,同时探讨了吸附机制。结果表明:La-biochar对As(Ⅴ)的去除效率随着吸附剂量的增加而增加,最优吸附剂投加量为2.0 g·L-1;La-biochar对As(Ⅴ)的吸附动力学过程数据遵循准二级吸附动力学方程,Langmuir吸附等温模型更适合描述La-biochar对As(Ⅴ)的吸附,并且吸附能力随着初始溶液p H值的增大而减小;La-biochar对As(Ⅴ)的吸附主要归结为复杂的离子交换过程。研究表明,La-biochar是一种高效的除砷吸附剂,具有一定的应用潜力。

生物炭负载氨氮对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响

土壤氮输入形式显著影响土壤CO_(2)排放.生物炭负载氨氮作为一种新型氮输入形式,既降低了农田化学氮肥投入,又减少了环境治理成本,其对推动国家化肥零增长、农田面源污染防治和实现国家“碳达峰”、“碳中和”目标意义重大.通过室内培养试验,设置不施肥(CK)、单施化学氮肥(CF)、生物炭配施化学氮肥(BF)和生物炭负载氨氮(BN)这4种处理,研究了不同氮输入形式对土壤碳排放、酶活性及微生物群落的影响.结果表明,与CF相比,BF显著提高了累计碳排放量(66.24%),而BN未见显著性差异.值得注意的是,BN累计碳排放量较BF处理显著降低了35.28%.与CF和BF相比,BN处理β-葡萄糖苷酶,过氧化物酶,多酚氧化酶活性显著提高了20.25%和5.20%,36.72%和36.19%,90.36%和61.36%.与CF相比,BF处理提高了微生物群落丰富度和群落多样性,BN处理降低了微生物群落丰富度.与BF相比,BN处理变形菌门相对丰度降低了11.16%,放线菌门和拟杆菌门相对丰度分别提高了8.12%和5.83%.对微生物群落结构影响最大的土壤因子是木糖苷酶活性,绿弯菌门相对丰度与纤维二糖水解酶活性极显著相关;芽单胞菌门相对丰度与β-葡萄糖苷酶活性极显著相关;变形菌门相对丰度与累计碳排放量呈极显著相关.综上所述,生物炭负载氨氮较生物炭配施化学氮肥显著减少了累计碳排放量,其减排效果更优.研究结果将有利于国家“双碳战略”落地、生物天然气产业健康发展、国家绿色种养循环农业体系构建和国家化肥零增长战略实现.