改性稻壳生物炭对水中金霉素和土霉素的吸附特征

以稻壳生物炭(BC)为原料,采用KOH和KMnO_(4)进行改性,得到改性生物炭K-BC,Mn-BC和共改性生物炭K-Mn-BC。采用BET、SEM和FTIR等手段对其微观结构和组成进行表征,通过初始浓度、pH和温度等单因素实验研究改性前后生物炭对盐酸金霉素(CTC)、盐酸土霉素(OTC)的吸附行为和去除率影响。结果表明,KOH活化会制造更多的炭结构缺陷,比表面积和孔体积可达685.99m^(2)/g和0.34cm^(3)/g,较原始生物炭提高了1倍以上。准二级动力学和Freundlich模型可以较好地拟合生物炭吸附CTC和OTC的过程。热力学分析表明,稻壳生物炭对CTC、OTC的吸附是一个自发的吸热过程。溶液pH、二价阳离子对吸附影响比较大;稻壳生物炭吸附水中CTC、OTC主要是通过氢键作用、静电作用及π-π堆积作用。K-BC吸附效果较BC显著提高,且环境适应性更强,对水中CTC、OTC的去除具有较大的应用潜力。

新型改性稻壳生物炭材料对镉污染土壤钝化效果的研究

中国耕地镉污染问题严峻,重金属钝化技术日益受到广泛关注,该技术的关键在于所施用钝化剂的钝化性能。为寻求高效镉污染土壤钝化剂,以稻壳生物炭为基体,采用磷酸化-钙盐复合改性手段制备新型复合稻壳生物炭材料用于镉污染土壤的钝化修复。采用SEM-EDS、FTIR表征材料形貌和表面功能基团,采用盆栽试验研究材料对镉污染土壤的钝化效果及小白菜镉积累的影响。结果表明,复合磷酸化稻壳生物炭(TFQ)材料表面存在大量磷酸根和–OH,大量镉吸附于TFQ材料表面上。与空白对照、稻壳生物炭(DT)和磷酸化稻壳生物炭(DTY)处理相比,TFQ对土壤镉的钝化效果最佳,TFQ处理中土壤镉形态分布规律为铁锰氧化物结合态>残渣态≈可交换态>有机结合态>碳酸盐结合态。与空白对照相比,TFQ处理后土壤中可交换态镉大幅向铁锰氧化物结合态转变,约94%土壤镉以铁锰氧化物结合态存在,残渣态比例较其他处理提高,约占2.3%,明显增强了土壤镉化学稳定性。TFQ显著提高了土壤pH值、电导率和土壤阳离子交换量,促进了小白菜生长,并显著降低小白菜叶片中镉含量。综上所述,TFQ对增强土壤镉稳定性和降低小白菜叶片镉含量具有良好效果。

稻壳粉/改性脲醛树脂模压成型材料的力学性能

为了研究成型材料对模压花盆力学性能的影响,该文以改性脲醛树脂为基体树脂,稻壳与稻壳粉为增强材料,经混炼、热压、成型工序,制备出一种环保花盆。探讨了脲醛树脂改性、改性脲醛树脂用量、稻壳与稻壳粉比例以及湿循环处理对花盆力学性能的影响,采用热重分析仪(thermo-gravimetric analysis,TGA)及扫描电子显微镜(scanning electronic microscope,SEM)分析了秸秆花盆湿循环处理前后的热稳定性及微观结构。结果显示:改性脲醛树脂和稻壳粉有利于改善秸秆花盆的力学性能,当增强填料与基体树脂的比例为1:0.5,稻壳占稻壳粉的质量分数为30%时,花盆的静曲强度(modulus of rupture,MOR)、弹性模量(modulus of elastic,MOE)及拉伸强度(tensile strength,TS)分别达75.48 MPa、16.06 GPa、17.44 MPa;湿循环处理试验中,以稻壳为增强材料为例,当基体树脂为改性脲醛树脂时,其MOR、MOE及TS分别降低21.97%、24.91%、15.09%;当基体树脂为大豆蛋白改性脲醛树脂时,其MOR、MOE和TS分别降低9.92%、15.37%、30.10%。热重分析发现湿循环处理后花盆热稳定性有所提高,微商热重出现最大失重率的温度向高温侧偏移29.5℃。扫描电子显微镜分析表明湿循环处理后样品表面粗糙度增加,增强体与树脂发生分离。该研究结果为进一步研究秸秆花盆制作工艺和使用年限的相关性提供理论依据。

改性胶粘剂对稻壳-木材复合材料性能影响的研究

稻壳的外表面覆盖有二氧化硅膜,使用传统的脲醛树脂(UF)和酚醛树脂胶(PF)生产的100％的稻壳板难以达到木质刨花板的质量指标。本研究采用以异氰酸酯(ISO)改性的脲醛树脂和酚醛树脂胶制造稻壳-木材复合材料。稻壳与木片的混合比例为1:1,施胶量为7％,设计密度0.8g/cm3。试验结果表明,3:4的ISO/UF、2:5的ISO/PF、改性胶粘剂制备的板材的物理力学性能达到国标刨花板二等品的要求;用3:4的ISO/PF改性胶粘剂制备的板材达到优等品的要求。

改性脲醛树脂胶低密度稻壳-木材复合材料制造工艺的研究

采用异氰酸酯(ISO)改性的脲醛树脂胶制造低密度稻壳-木材复合材料。稻壳与木质刨花的混合比例为1:1,施胶量为7%,试验结果表明,异氰酸酯改性的脲醛树脂胶黏剂适用于低密度稻壳-木材复合材料,其物理力学性能明显优于使用传统的脲醛树脂胶黏剂。低密度稻壳-木材复合材料的物理力学性能随着改性剂异氰酸酯用量的增加而提高。密度是稻壳-木材复合材料物理力学性能的重要影响因素,低密度稻壳-木材复合材料的物理力学性能随着密度的增加而提高。在设定密度为0.45g/m^3和0.5g/cm^3的条件下,3:4的ISO/UF的稻壳-木材复合材料的物理力学性能均达到日本刨花板工业标准(JIS A5908)的要求。

不同炭化温度的稻壳炭对稻壳炭/高密度聚乙烯复合材料的影响

为了考察不同炭化温度的稻壳炭对稻壳炭/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料性能的影响,利用马弗炉制备了不同炭化温度(200℃,300℃,400℃,500℃,600℃)的稻壳炭,以该稻壳炭为填料,采用注塑成型的方法制备了稻壳炭/HDPE复合材料,并对其性能进行对比分析。傅里叶变换红外光谱与扫描电镜分析表明,600℃炭化温度的稻壳炭的极性最低,孔结构最完善;熔融结晶分析表明,稻壳炭的加入有利于提高HDPE的相对结晶度;力学性能与动态力学热分析表明,600℃炭化温度的稻壳炭/HDPE复合材料的弯曲强度(45.37 MPa)、刚性及弹性最强,但是不同炭化温度的稻壳炭对稻壳炭/HDPE复合材料的拉伸强度影响不大。

CMC-g-PMMA对稻壳-水泥复合材料耐久性能的影响

采用羧甲基纤维素与甲基丙烯酸甲酯的接枝共聚物(CMC-g-PMMA)作为改性剂对稻壳碎料进行表面处理,制成稻壳-水泥复合材料。对该复合材料进行干湿和冻融处理,然后进行力学性能测试,并采用体视显微镜对其表面进行观察。结果表明,改性剂CMC-g-PMMA掺量为1.0%时,受冻融、干湿处理影响较小,稻壳-水泥复合材料的耐久性能较好。

热压工艺对稻壳-木材复合材料性能影响的研究

研究测试了热压温度与时间对稻壳～木材复合材料物理力学性能的影响.试验结果表明,随着热压时间的延长,稻壳-木材复合材料的物理力学性能相应地提高.在140～160℃的热压温度区间表内,提高热压温度有助于提高稻壳-木材复合材料的物理力学性能;稻壳-木材复合材料适宜的热压工艺条件为30s/mm板厚的热压时间,160℃的热压温度.

稻壳形态对稻壳——木材复合材料性能的影响

测试了稻壳形态对稻壳—木材复合材料物理力学性能的影响。试验结果表明,以20网目、30网目和40网目的稻壳为补充材料制备的密度为0.80g/cm^3的板的物理力学性能均达到国标二级品的要求。确立20网目的稻壳适宜于稻壳—木材复合材料。

改性稻壳生物炭对水中反硝化过程和N_(2)O排放的影响

为探究H_(2)O_(2)改性和NaBH_(4)改性稻壳生物炭(BC-H_(2)O_(2)和BC-NaBH_(4))对反硝化过程和N_(2)O排放的影响及机理,在制备并测定BC-H_(2)O_(2)和BC-NaBH_(4)理化性质及其表面含氧官能团含量基础上,将未改性生物炭(BC)、BC-H_(2)O_(2)和BC-NaBH_(4)以1%(w/V)的比例分别加入含有厌氧反硝化细菌(DB)的培养体系,开展DB去除模拟废水中低浓度硝酸盐(约10mg/L,以N计)的室内培养实验.结果表明,H_(2)O_(2)改性增加了生物炭表面的羧基含量,而NaBH_(4)改性增加了生物炭表面的内酯基和酚羟基含量.另外,傅立叶变换红外光谱分析表明,与BC相比,BC-H_(2)O_(2)的C=O含量明显增加.DB+BC-H_(2)O_(2)和DB+BC-NaBH_(4)处理的反硝化速率峰值较DB+BC处理提前12h出现,且分别高17.50%和6.32%.与DB+BC处理相比,DB+BC-NaBH_(4)处理的N_(2)O累积排放量增加10.43%,但差异不显著;DB+BC-H_(2)O_(2)处理的N_(2)O累积排放量显著增加165.54%,N_(2)O/(N_(2)O+N_(2))比值显著增加170.00%,但N_(2)O+N_(2)累积排放量之间无显著差异(P<0.05),表明BC-H_(2)O_(2)抑制反硝化过程中N_(2)O向N_(2)还原,进而促进N_(2)O排放,这可能与添加BC-H_(2)O_(2)使培养体系的pH值、碳生物有效性降低以及C=O含量增加有关.

硅烷偶联剂和马来酸酐对NBR/RHA复合涂层结构与性能的影响

以农业废弃物——谷壳灰(RHA)为填料,采用液态共混工艺(即将有机溶剂溶解的NBR生胶、改性谷壳灰和其他助剂混合形成混合胶液)制备了NBR/RHA复合涂层。用硅烷偶联剂Si69、KH550、KH560和马来酸酐(MAH)对谷壳灰进行改性,并研究了上述改性剂对谷壳灰分散性、结合胶以及NBR/RHA复合涂层结构和性能的影响。结果表明,在4种改性剂中,Si69的改性效果最好,经Si69改性后谷壳灰的分散性、谷壳灰与NBR相的界面作用,NBR/RHA复合涂层的力学性能、耐流体性能均最佳。

铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附效果研究

【目的】研究稻壳生物炭和3种铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附特性,为其作为添加剂进行炭基肥料的开发提供参考。【方法】以稻壳为原料,在500℃无氧条件下热解制备稻壳生物炭(RBC),并采用3种工艺制备铁改性稻壳生物炭(FDRBC、FWRBC和FWBC)。利用比表面积测定仪(BET)和扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)等技术对稻壳炭和3种铁改性稻壳炭进行物理性质表征。以稻壳生物炭和3种铁改性稻壳生物炭为材料进行铵态氮吸附试验,采用Langmuir和Freundlich方程对稻壳炭和3种铁改性稻壳炭的等温吸附数据进行拟合;并分别用准一级动力学模型和准二级动力学模型对吸附数据进行拟合。【结果】1)经过铁改性,稻壳炭比表面积降低了2.4%~63.7%,孔径平均提高了2.8%~319.2%,p H均降低到5左右;2)FWBC和FWRBC在pH为6时,对NH_(4)^(+)-N的吸附量最大,FDRBC和RBC在pH为7时,对NH_(4)^(+)-N的吸附量最大;3)Langmuir吸附等温方程能够很好地拟合稻壳炭和3种铁改性稻壳炭对铵态氮的吸附数据,RBC、FDRBC、FWRBC和FWBC对铵态氮的最大吸附量分别为2.22、8.82、4.67和3.67 mg/g;4)稻壳炭和3种铁改性稻壳炭对铵态氮的吸附行为符合准二级动力学方程。【结论】供试稻壳炭和3种铁改性稻壳炭对铵态氮的吸附主要为单分子层吸附,以化学吸附方式为主。铁改性处理提高了稻壳炭的孔径,降低了pH。对铵态氮的吸附能力以FDRBC最优,用其制备新型肥料可提高肥料的保肥供肥能力。

乙酸锌改性稻壳生物炭电容及电吸附Cu^(2+)性能

以稻壳为原料制备生物炭(稻壳炭),利用不同浓度的乙酸锌对稻壳炭改性,制得产物分别命名为稻壳生物炭(RHC)和改性稻壳生物炭(MRHC)。通过SEM、BET、XRD对制备的生物炭理化特性进行表征。将RHC和MRHC制成电极,测试其电化学性能。结果表明,MRHC孔隙结构丰富,比表面积较大,且锌以颗粒状氧化物形式存在于生物炭表面。与RHC相比,MRHC电极比电容大大提高,电阻显著减小,循环性能和倍率性能均有提升。MRHC-0.3(乙酸锌浓度为0.3 mol/L时的MRHC)比表面积为495 m^(2)/g,孔容为0.214 cm^(3)/g,该电极在2 A/g下充放电2000次后,其比电容保持率为92.16%。电极在0.9 V、p H为5、Cu^(2+)初始质量浓度为100 mg/L条件下,MRHC-0.3对Cu^(2+)的电吸附效果最好,吸附量为9.57 mg/g。在0.9 V、pH为5、200 mL Cu^(2+)初始质量浓度为50 mg/L的条件下,去除率可达63.82%。

稻壳炭-SBS复合改性沥青及混合料性能研究

通过三大指标试验、动力粘度试验、DSR试验和BBR试验评价了稻壳炭-SBS复合改性沥青的性能。试验结果表明,稻壳炭与SBS能显著改善沥青的高温性能,对低温性能有不利影响。制备稻壳炭-SBS复合改性沥青混合料,进行试验后发现,其具有优良的高温性能和水稳定性,与SBS改性沥青混合料相比,低温性能有所降低。当稻壳碳掺量为15%,SBS掺量为4%时,复合改性沥青和复合改性沥青混合料具有优良的性能。

磷酸盐改性生物炭对尾矿污染土壤中铅和锌的固定作用

为探究磷酸盐改性生物炭对尾矿污染土壤的修复潜能,分别按KH_(2)PO_(4)与稻壳质量比值为0,0.5,1,2对稻壳进行浸渍改性,在350,550,750℃下保温3 h制备生物炭,通过吸附试验和土壤培养试验,考察了改性生物炭对尾矿污染土壤中Pb和Zn的固定作用.结果表明:KH_(2)PO_(4)改性生物炭对溶液中Pb和Zn的吸附量明显增大,制备温度为550℃,浸渍改性时KH_(2)PO_(4)与稻壳质量比值为1的改性生物炭对溶液中Pb和Zn的吸附量最大;尾矿污染土壤添加生物炭后明显降低土壤中Pb和Zn的有效态,对Pb有效态的抑制作用大于对Zn有效态的抑制作用,改性生物炭的抑制作用大于未改性生物炭的抑制作用;生物炭明显提高对尾矿酸性废水污染土壤中Pb和Zn的固定作用,对Pb的固定作用大于对Zn的固定作用,改性生物炭的固定作用大于未改性生物炭的固定作用.

改性生物炭的制备及其对水中镉离子的吸附试验

以稻壳为原料,采用预浸渍-热解法制备原始稻壳生物炭(C)、CaCl_2改性的稻壳生物炭(Ca-C)、CaCl_2与H_2O_2混合改性的稻壳生物炭(Ca H-C),探讨改性生物炭对水中Cd^(2+)的去除能力。结果表明:改性生物炭具有较大的比表面结和总孔容积。CaCl_2改性和CaCl_2与H_2O_2混合改性可显著提高生物炭对Cd^(2+)的吸附能力,其中CaCl_2与H_2O_2混合改性效果要优于CaCl_2改性。Ca-C和CaH-C对Cd^(2+)吸附符合Langmuir吸附等温模型,饱和吸附量可分别达到19. 53,37. 45 mg/g。改性生物炭主要以离子交换的方式对水中Cd^(2+)进行去除,少量Cd^(2+)在生物炭或生成的CaCO_3表面进行物理吸附。

改性稻壳生物炭对水溶液中甲基橙的吸附效果与机制

本文以废弃稻壳为原料,通过不同改性方法将其制成生物炭吸附剂,并用于水体中甲基橙(MO)的吸附.通过氮吸附、X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜分析(SEM)、热重分析(TG)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术分析了改性剂种类、浸渍比和热解温度对生物炭的物理化学性质及对MO吸附量的影响,发现热解温度为400℃,以ZnCl_2为改性剂,浸渍比为2∶1时制备的生物炭Z2RT400对MO的去除效果最好.以Z2RT400为吸附剂,探究吸附剂添加量、吸附时间、初始污染物浓度、溶液pH等对甲基橙吸附效果的影响,结果表明,饱和吸附时间为420 min,吸附反应的最佳pH为4,当吸附剂用量为10 mg,初始甲基橙浓度为2 000 mg·L^(-1)时,Z2RT400对MO的最大吸附量可达1 967. 72 mg·g^(-1);当吸附剂添加量为80 mg时,去除率最高可达99. 52%.此外,对吸附机制进行分析,发现吸附等温线数据符合Freundlich模型,吸附动力学数据符合拟二级动力学模型,说明吸附以化学吸附为主,物理吸附为辅.因此,废弃稻壳为原料改性制备的生物炭可作为高效的有机染料吸附剂,并应用于水体中污染物的治理.

稻壳生物炭/醋酸酯淀粉-尿素复合膜的结构和性能

采用流延法制备了醋酸酯淀粉(AS)∶尿素(UR)∶稻壳生物炭(RHBC)质量比分别为8∶1∶1、8∶2∶1、8∶4∶1的RHBC/AS-UR复合膜,利用SEM、FTIR、XRD、TGA等测试手段对RHBC/AS-UR复合膜的微观形态和结构性能进行了研究,采用流化床喷雾包膜装置制备了RHBC/AS-UR包膜UR肥并测试了其释放特性。结果表明:RHBC能够均匀的分散于RHBC/AS-UR复合膜中,与UR-AS交联体间形成了“固体桥”的微观结构,结合紧密,同时,RHBC的添加可以提高复合膜的热稳定性。UR的添加可以提高复合膜的延展性能,当UR质量分数为18.2wt%时,RHBC/AS-18.2wt%UR复合膜的力学性能达到最佳,断裂伸长率提高了约500%。UR释放特性试验结果表明,与未包膜UR相比,不同质量比的RHBC/AS-UR包膜UR均能有效降低UR态氮的释放速率,其中,RHBC/AS-18.2wt%UR包膜UR在连续24h浸泡后的总释放率最小(81%),表现出更好的缓慢释放性能。