生物炭负载铁纳米颗粒的制备及其反应活性评估

本文利用污泥生物炭作为载体负载铁纳米颗粒(Fe NPs)成功制备功能性复合材料Fe NPs/生物炭。通过FTIR、SEM-EDS和XRD表征技术对生物炭、Fe NPs和Fe NPs/生物炭的化学成分和结构进行分析。结果表明,负载在生物炭上的铁纳米颗粒呈现出网状结构,并且Fe NPs/生物炭是一种表面有丰富的官能团的介孔材料。材料的吸附性能的结果表明,在反应2h内,生物炭对亚甲基蓝的去除效率为30%,而Fe NPs对亚甲基蓝的去除效率为68%,Fe NPs/生物炭对亚甲基蓝的去除效率为100%。此外,材料的催化性能评估结果表明,Fe NPs/生物炭对H_(2) O_(2)和Na_(2) S2 O8(PS)具有良好的催化性能,对亚甲基蓝的去除率达到100%。

微波快速制备功能性生物炭高效吸附Pb(Ⅱ)的实验探究

以新鲜含水的豆腐渣为碳源,所含水冷冻后形成的冰为模板,利用微波快速制备具有多种官能团的分级孔生物碳应用于吸附水中重金属。相比于使用管式炉600℃温度下碳化所得的豆腐渣炭(CN-600),微波法18 min制备的生物炭(CN-18)含有更多的杂元素(O,N)、丰富的官能团和分级孔结构。CN-18的多种官能团和分级结构提供了独特的活性位点和易迁移的离子通道,其协同效应能够高效去除重金属离子Pb(Ⅱ)。在pH=5时,CN-18对Pb(Ⅱ)的最高吸附能为130.5 mg/g,是CN-600的1.5倍(86.5 mg/g)。该实验利用生物废弃物制备生物炭材料,为处理重金属污染提供了一种绿色、环保、规模化的可行方法。

生物质炭的特性及其应用的研究进展

生物质炭是生物质原料在完全绝氧或部分缺氧条件下经高温热裂解产生的一类富碳、高度芳香化和高稳定性的固体产物。作为新型多功能材料,生物质炭以其特殊的物理结构、丰富的表面性能和优良的生态环境效应等特点日益成为众多学科研究的前沿热点。文章介绍了生物质炭的基本性质,概括了生物质炭在农业、环境、能源及生物质炭基功能材料等4个前沿领域的国内外应用研究进展,分析了目前各个应用领域研究存在的问题和不足,并指出了未来生物质炭应用研究的前景和方向。国内外研究表明:生物质炭因其丰富的孔隙结构和表面性能、巨大的比表面积、高含量的植物生长所需营养元素、较高的化学稳定性和较强的阳离子交换能力(CEC,cation exchange capacity),在土壤改良剂、固碳、氮减排、缓释肥料载体、污水治理、烟气净化、土壤修复、固体成型燃料、燃料电池、固体酸催化剂和电极材料等领域具有巨大的应用前景。这些方面的研究都取得了一定的进展,但目前生物质炭应用技术的研究还处于起步阶段,研究工作还有待于深入和加强。

造纸污泥制备功能吸附材料及其对Cu2+吸附性能的研究

以造纸污泥为原料,利用热解的方法制备生物炭,然后用氢氧化钠对其改性,得到功能吸附材料(SAM),探讨了SAM对Cu^2+的吸附性能及其影响因素。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱等手段揭示了SAM吸附Cu^2+的机理。结果表明:造纸污泥在300℃热解2h,然后用5mol/L的氢氧化钠改性,可制备得到对重金属具有良好吸附性能的SAM;当100mg/L的Cu^2+模拟废水的pH为6~7时,SAM投加量为0.010 0g/mL下Cu^2+去除率为99.15%,SAM投加量为0.002 5g/mL下SAM的吸附量为28.788mg/g;SAM吸附Cu^2+符合Langmuir吸附等温模型,属于单分子层吸附,其吸附机理主要表现为化学吸附,即SAM中含有丰富的羟基官能团,Cu^2+能与羟基形成稳定的络合物,通过化学键固定在SAM的表面及孔内,从而达到去除模拟废水中Cu^2+的效果。

生物质炭制备技术及其对土壤的环境效应

分析了热裂解法、水热炭化法和微波炭化法等几种生物质炭制备技术,对生物质炭的土壤环境效应进行了概述,并对生物质炭研究过程中的问题进行了总结和展望。生物质炭是生物质原料在缺氧条件下,经高温热裂解或水热炭化产生的一类富碳、高度芳香化和高稳定性的固体产物。生物质炭作为一类新型环境功能材料,它在固碳、温室气体减排、土壤改良与修复、农作物增产等方面有着巨大的应用潜力。

球形零价铁生物炭吸附Cd(Ⅱ)的性能和机制

将海藻酸铁在高温无氧条件下热解制备了球形零价铁生物炭(ZVIBC),并用于Cd(Ⅱ)的吸附。采用SEM、TEM、N;吸附-脱附、磁性测量系统(VSM)、FTIR、XRD、EDS、XPS对其进行了表征。考察了Cd(Ⅱ)溶液的pH、Cd(Ⅱ)初始质量浓度、吸附时间、背景离子、空气中老化时间对Cd(Ⅱ)吸附量的影响,探讨了ZVIBC对Cd(Ⅱ)的吸附机理。结果显示,pH对ZVIBC吸附Cd(Ⅱ)有显著的影响,最佳吸附pH为4。ZVIBC吸附Cd(Ⅱ)的过程符合Langmuir模型,拟合的饱和吸附量为240 mg/g。主要吸附机理为:活性官能团(O—H、C—O、C==C、C==O、—COO)与Cd(Ⅱ)形成配合物,以及Cd(Ⅱ)与Fe;生成Cd(OH);沉淀。

生物质炭在环境治理领域中的研究应用进展

生物质炭稳定性高、孔隙结构发达、表面官能团丰富,通过介绍生物质炭的特性及其制备方法,总结了生物质炭在环境治理材料、废水处理、受污染土壤修复、厌氧消化效率提升、固体废弃物堆肥效能强化等方面的应用,并对今后生物质炭在实际工程应用、去除污染物作用机理等领域的研究进行了展望。

生物质发电厂飞灰制备生物炭的研究

以生物质发电厂飞灰为原料,经过酸液除杂、矿物质脱除处理后,从飞灰中分离出生物炭。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和N_2的吸附/脱附等对生物质飞灰和生物炭进行表征。研究结果表明:生物炭约占飞灰总质量的13.7%。制得的生物炭芳香度约为28.4%,脂肪碳含量较高,且含氧官能团丰富。生物炭的比表面积为128.98 m^2/g,总孔体积为0.08 m^2/g,平均孔径为3.4 nm,表面疏松粗糙、孔隙明显且伴随羟基分布,表面活性较高,具备实际生产应用的价值。

生物质炭的特性和应用研究进展

生物质炭是生物质原料在完全绝氧或部分缺氧条件下通过高温热裂解方式形成的一种富碳、高度芳香化和高稳定性的固体产物。作为新型的多功能材料,生物质炭因具有原料易得、孔隙发达、比表面积大、生态环境安全等优点而备受关注。本文介绍了生物质炭的基本性质,阐述了生物质炭在农业、环境、功能材料以及能源领域中的应用研究状况,分析了目前存在的一些问题,并展望了生物质炭的应用前景。

“土盔甲”生物炭有助于减缓全球气候变暖

自第一次工业革命以来,人类社会飞速发展,伴随着人类对化石能源掠夺式地开发,温室气体大量排放,引发全球气候不断变暖。气候的持续变暖引发了极端天气频发、干旱和洪涝等灾害,严重威胁人类的生产与生活。生物炭是一种新型、绿色、经济的多功能材料,在农业、环保等领域有着广泛的应用。在全球变暖的背景下,生物炭能经济高效地实现碳封存、降低碳排放,为减缓气候变化作出贡献。

BC@CdS复合材料的原位生长制备及光催化性能

以生物质气化炭渣为原料,采用原位水热生长策略制备了一系列生物炭(BC)负载CdS复合材料(BC@Cd S),通过XRD、SEM、BET、XPS、UV-Vis DRS、PL、EIS对其进行了表征。以左氧氟沙星(LVF)为目标污染物,探讨了m(BC)∶m(CdS)对BC@CdS光催化性能的影响,对影响BC@CdS光催化降解LVF的因素进行了考察,测试了其循环稳定性和对不同污染物的适用性,推测了BC@CdS光催化降解LVF的机理。结果表明,CdS纳米颗粒均匀生长在BC表面上,有效防止了自身的团聚;以m(BC)∶m(CdS)=1∶2制备的BC@CdS-2具有最优光催化性能,在90 min可见光照射下,20 mg BC@CdS-2对50 mL质量浓度为20 mg/L LVF进行降解,LVF降解率为90.87%,循环使用5次,LVF降解率仍可达85.45%;BC@CdS-2对质量浓度为20mg/L的不同污染物(环丙沙星、氧氟沙星、土霉素、盐酸四环素、罗明丹B)降解率在83.57%~93.65%之间;对体系环境的pH和共存离子有抗干扰能力。BC@CdS光催化体系中的主要活性基团是空穴和超氧自由基。

生物炭可降低土壤中除草剂毒性风险

生物炭是生物有机材料（生物质）在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物，被认为可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案。尤其是生物炭作为农业土壤改良剂，引起了广泛的关注。

Fe3O4@ABc复合材料的制备及其对水中甲基橙的吸附

以Fe3O4纳米粒子和海藻生物质炭(ABc)为原料,采用共沉淀法制备了磁性海藻生物质炭(Fe3O4@ABc)复合材料,并用于甲基橙(MO)的吸附。通过XRD、SEM、TEM、FTIR和VSM对Fe3O4@ABc复合材料进行了表征。考察了溶液pH、吸附剂添加量对MO吸附性能的影响,并进行了吸附动力学和等温吸附模型拟合。结果表明,Fe3O4纳米粒子成功复合到ABc表面,Fe3O4@ABc复合材料具有超顺磁性,在外在磁场的作用下能够快速分离;当m(ABc)∶m(Fe3O4)=2∶1时,制备的Fe3O4@ABc复合材料比表面积为622.88m2/g,平均孔径1.55 nm,具有良好的MO去除效果。当MO质量浓度为100 mg/L,Fe3O4@ABc添加量为10 mg,pH为3,吸附时间240 min,MO的去除率为96.14%。制备的Fe3O4@ABc复合材料对MO的吸附过程符合拟一级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich模型,并以物理吸附为主,化学吸附为辅。

废弃花生壳活化热解炭用于检测芦丁的电化学传感

以废弃花生壳为原料,NaCl为活化剂,通过简易的熔融盐一步热解法制得了花生壳活化热解炭(PHAPC)。通过SEM、TEM、XRD、XPS、BET、EIS和CV对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征和测试。与未经熔融盐活化的花生壳热解炭(PHPC)相比,PHAPC具有更丰富的孔道结构和更大的比表面积,同时表现出更优异的导电性与电化学性能。将PHAPC或者PHPC修饰在玻碳电极(GCE)表面,然后采用微分脉冲伏安法(DPV)考察了芦丁在这些电极(PHAPC/GCE或PHPC/GCE)的电化学行为。结果表明,PHAPC/GCE对芦丁的电化学活性高于PHPC/GCE。当芦丁的浓度在0.05~10μmol/L范围内时,基于PHAPC/GCE构建的传感器的响应电流值与其浓度呈现良好的线性关系,检出限[信噪比(r_(SN))=3]为0.05μmol/L,灵敏度为83.61μA·L/(μmol·cm^(2))。此外,该传感器具有良好的重复性,其相对标准偏差(RSD)为3.06%。采用标准加入法对芦丁片中芦丁进行检测,回收率为96.0%~101.5%。

CA/COSBC复合凝胶微球的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能

首先,将以油茶果壳(COS)为原料制备的生物炭(COSBC)分散到海藻酸钠(SA)凝胶溶液中形成了混合液;然后,采用球滴法将其逐滴滴入到CaCl2溶液中,制备了海藻酸钙/生物炭(CA/COSBC)复合凝胶微球。采用SEM和FTIR对CA/COSBC复合凝胶微球进行了表征,考察了其对水体中Pb(Ⅱ)的吸附效果,优化了其对Pb(Ⅱ)的吸附条件,探究了其吸附去除Pb(Ⅱ)的动力学和热力学行为。结果表明,m(SA)∶m(COSBC)=4∶1制备的CA/COSBC复合凝胶微球具有最佳的吸附去除Pb(Ⅱ)的效果,室温下,在pH=5.0、Pb(Ⅱ)初始质量浓度为250 mg/L、投加量0.77 g/L、吸附时间4 h的条件下,Pb(Ⅱ)的平衡吸附量可达236.4 mg/g、去除率高达72.81%。CA/COSBC复合凝胶微球吸附去除Pb(Ⅱ)能够自发进行,且符合Freundlich热力学模型和Largergren准二级动力学模型,以多分子层的化学吸附占主导作用。颗粒内扩散是控制吸附过程的主要因素,表面吸附和边界层扩散也会影响吸附去除过程。

湖南农业大学化学专业在疫情期间毕业设计调整方案

化学专业学生的毕业设计对完成学业、提高综合能力和未来发展具有重要意义。2020年春季学期,由于新冠疫情期间疫情的爆发,学校正常的授课和实验暂时中断,改为线上教学模式,但化学专业毕业论文基于实验数据,本文反思了疫情期间化工专业毕业论文指导和完成情况,为特殊情况的应对积累宝贵经验。针对毕业设计完成过程中存在的资源缺乏、实践练习不足以及毕业设计指导困难等问题,进行客观分析,根据分析结果制定提高毕业设计质量的措施,从毕业设计的完成方式、内容和手段等方面进行调整,力争培养具有一定创新力和综合素质的高水平人才。

Nanocyl利用新的反应堆提高炭纳米管的产量

自新工业反应堆落成以后，比利时的Nanocyl公司的炭纳米管产能达到每天15Kg，成为世界上主要的炭纳米管生产商之一。Nanocyl公司是2002年2月从Namur和Liege大学独立出来，专门从事单、双和多纳米管的生产和功能化，使得炭纳米管可以和金属材料、生物材料和聚合物合为一体。投资200万欧元的新反应堆是总投资超过500万的第一阶段。新反应堆是基于在气相碳蒸汽接触反应沉淀形成纳米管。催化剂（一种固体试剂）在接触点将烃分裂形成炭纳米管。