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Effect of Modified Biochar with Organic Fertiliser on the Growth and Development of Chinese Rose
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作者 Liyuan Mu Hongyin Zhou +4 位作者 Junlei Wang Sijing Sun Haichan Yang Naiming Zhang Li Bao 《Advances in Bioscience and Biotechnology》 CAS 2024年第6期344-359,共16页
In order to reduce the waste of resources and environmental pollution caused by excessive application of chemical fertilizers, improve the utilization rate of fertilizers, and promote the large-scale and high-quality ... In order to reduce the waste of resources and environmental pollution caused by excessive application of chemical fertilizers, improve the utilization rate of fertilizers, and promote the large-scale and high-quality development of the Chinese rose industry. In this experiment, corn stover biochar, phosphoric acid modified biochar and organic fertilizer were used as test materials, and the effects of mixed application of modified biochar and organic fertilizer on the growth and development of Chinese rose as well as soil physicochemical properties were investigated by using the method of pot planting test. The results showed that modified biochar with organic fertilizer had the most significant effect on the enhancement of soil pH, organic matter content and soil carbon-to-nitrogen ratio. After 120 d of planting, modified biochar with organic fertilizer had the most significant effect on the enhancement of plant height and crown width of Chinese rose;both organic fertilizer and modified biochar with organic fertilizer significantly increased the chlorophyll content of Chinese rose. The number of flowers and the number of branches were the highest in the modified biochar with organic fertilizer treatment. In conclusion, the application of modified biochar with organic fertilizer can better improve the soil pH, and increase the soil organic matter content and carbon-to-nitrogen ratio to change the biological traits of Chinese rose. The results of this study provide a theoretical basis for the reduction of chemical fertilizers and the resource utilization of agricultural wastes and guarantee the sustainable development of the cut flower industry. 展开更多
关键词 biochar modified biochar Chinese Rose Organic Fertiliser
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Adsorption Effect of Phosphate Modified Grape Branch Biochar on Cd2
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作者 Yu Han Yuming Yin +4 位作者 Hao Zhang Sijing Sun Zuzhi Huang Yishu Deng Li Bao 《Journal of Geoscience and Environment Protection》 2024年第4期59-77,共19页
Two major problems facing agriculture at present are soil pollution and the disposal of solid wastes generated during plant growth. The method of preparing biochar from solid wastes produced by plants is a means of ma... Two major problems facing agriculture at present are soil pollution and the disposal of solid wastes generated during plant growth. The method of preparing biochar from solid wastes produced by plants is a means of maximizing the use of resources to combat the problem of soil pollution. In this study, we did not choose straw in the traditional sense but the waste branches from grape pruning, which has higher lignin cellulose, as the raw material. The biochar derived from grape branches pyrolyzed at 300˚C for two hours was utilized as a raw material to prepare modified biochar with varying concentrations of phosphoric acid. The adsorption performance and mechanism of Cd<sup>2 </sup> were explored through experiments involving different concentrations, addition amounts, reaction times, kinetic analyses, and isothermal adsorption tests. The findings indicated that the optimal adsorption of Cd<sup>2 </sup> occurred with a 20% phosphoric acid concentration, achieving the highest adsorption rate of 84.62%. At a dosage of 10 g/L, the maximum adsorption capacity reached 7.02 mg/g. The adsorption kinetics and isothermal adsorption of Cd<sup>2 </sup> on biochar modified with 0.2% phosphoric acid (0.2 PB) closely followed the pseudo-first-order kinetics model (R<sup>2</sup> > 0.98) and the Freundlich model (R<sup>2</sup> > 0.97), respectively. This suggests that the adsorption process involves both physical and chemical mechanisms. SEM and FTIR analyses revealed that phosphoric acid modification primarily increased the biochar’s specific surface area and enhanced certain original functional groups. The adsorption process predominantly involved rapid ion diffusion and chemical adsorption, as confirmed by kinetic analysis and isothermal adsorption model analysis. In summary, the adsorption efficiency of 0.2 PB significantly improved, showing potential and feasibility for heavy metal remediation in soil. This supports the environmentally friendly concept of “treating waste with waste”. 展开更多
关键词 Phosphate modified Grape Branch biochar Adsorbs CD
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Stabilisation of Pb in Pb Smelting Slag-Contaminated Soil by Compost-Modified Biochars and Their Effects on Maize Plant Growth 被引量:1
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作者 Mary B. Ogundiran Olamide O. Lawal Sifau A. Adejumo 《Journal of Environmental Protection》 2015年第8期771-780,共10页
Compost has been used to stabilise lead (Pb) in soil. However, compost contains a high level of dissolved organic matter (DOM) which may make Pb bioavailable in plant and thereby limiting its effectiveness and applica... Compost has been used to stabilise lead (Pb) in soil. However, compost contains a high level of dissolved organic matter (DOM) which may make Pb bioavailable in plant and thereby limiting its effectiveness and application. Addition of biochar to compost can reduce this effect. Rice husk (RH) and Cashew nut shell (CNS) biochars and compost-modified biochars were used in comparison to compost for stabilizing Pb in lead smelting slag (LSS)-contaminated soil (Pb = 18,300 mg/kg) in Nigeria. Efficiency of Pb stabilisation in control and amended soils was assessed using CaCl2 batch leaching experiment and plant performance. In pot experiments, maize plant was grown on the contaminated soil and on soil treated with minimum and optimum doses of the amendments singly and in combination for 6 weeks. Agronomical and chemical parameters of the plants were measured. CaCl2-extractable Pb in the untreated soil was reduced from 60 mg/kg to 0.55 mg/kg in RHB amended soils and non-detectable in other amended soils. RH-biochar/compost increased plant height, number of leaf and leaf area more than the others. Similarly, at minimum rate, it reduced root and shoot Pb by 91% and 86.0% respectively. Compost-modified rice husk biocharstabilised Pb in lead smelting slag contaminated soil reduced Pb plant uptake and improved plant growth. Lead stabilisation through the use of rice husk biochar with compost may be a green method for remediation of lead smelting slag-contaminated soil. 展开更多
关键词 biochar Compost-modified biochar LEAD SMELTING Slag LEAD Stabilisation
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污泥生物炭添加对黑麦草和土壤养分特性的影响
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作者 李玮 汪军 +3 位作者 徐汝民 杜世州 乔玉强 陈欢 《草地学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1295-1302,共8页
为探讨污泥生物炭(Sludge biochar,C)和改性污泥生物炭(Modified sludge biochar,GC)添加对黑麦草(Lolium perenne L.)和土壤养分特性的影响,本试验以C和GC为材料,设置不同添加水平(0%,5%,10%,15%,20%)种植黑麦草,测定黑麦草和土壤养分... 为探讨污泥生物炭(Sludge biochar,C)和改性污泥生物炭(Modified sludge biochar,GC)添加对黑麦草(Lolium perenne L.)和土壤养分特性的影响,本试验以C和GC为材料,设置不同添加水平(0%,5%,10%,15%,20%)种植黑麦草,测定黑麦草和土壤养分等指标。结果表明,添加C、GC均促进了黑麦草的生长及其茎叶和根含水量的提高,5%的添加水平显著提高了黑麦草茎叶和根的干重。C、GC添加对黑麦草TN含量的提高效果最显著,其次为TK。C添加对提高黑麦草生物量的影响程度大于GC,而对黑麦草养分含量及其吸收累积,GC大于C。应用C、GC可提高土壤有机质和全氮含量,降低土壤pH,碱解氮和速效磷受生物炭类型影响。因此,土壤中添加5%~10%比例的C或GC对植物的生长有促进作用,有利于提高土壤的养分含量。 展开更多
关键词 黑麦草 污泥/改性污泥生物炭 生物量 养分吸收 土壤养分
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改性生物炭作为聚α-烯烃添加剂的摩擦学性能研究
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作者 侯献军 张龙翔 +2 位作者 王友恒 喻齐凡 江华 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期96-105,共10页
将在不同温度下热解的棉花秆粉末进行球磨处理与碱化改性后得到纳米生物炭材料,并采用拉曼光谱、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱(XPS)对其进行表征。将纳米生物炭粉末加入聚α-烯烃-6(PAO6)中制备纳米生物炭润滑油,通过粒度分析和自... 将在不同温度下热解的棉花秆粉末进行球磨处理与碱化改性后得到纳米生物炭材料,并采用拉曼光谱、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱(XPS)对其进行表征。将纳米生物炭粉末加入聚α-烯烃-6(PAO6)中制备纳米生物炭润滑油,通过粒度分析和自然沉降观测表征其分散稳定性,并考察其润湿性能和摩擦学性能。结果表明:改性处理能提高生物炭含氧官能团的数量从而提升纳米润滑油的润湿性;加入700℃处理的生物炭制成的质量分数0.2%的纳米润滑油性能最佳,与PAO6相比,摩擦因数下降21.2%,磨损量下降43.0%。基于生物炭纳米润滑油理化特性,结合磨损表面XPS分析与形貌分析,将NBC能够改善PAO6摩擦学特性归因于:NBC作为一种薄片状的类二维材料,其中还包括部分极小的颗粒状物质,使其同时发挥层间材料的剪切效应与颗粒材料的填补修复效应;此外,纳米生物炭的添加也可以通过提升润湿性改善局部细缝的摩擦特性,并促进含Fe_(3)O_(4)摩擦膜的形成。 展开更多
关键词 改性生物炭 聚Α-烯烃 摩擦磨损 摩擦机制
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生物炭改性及其对除草剂污染水体和土壤修复的研究进展 被引量:2
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作者 彭程 徐漪琳 +5 位作者 石钰婧 张玟 李宇涛 王皓冉 张卫 占绣萍 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1069-1081,共13页
除草剂已被大量使用于现代农业生产,而长期使用除草剂可能造成其在土壤中大量残留,或通过降水、淋溶和径流污染水体,因此引发环境污染问题和食品安全问题。生物炭作为一种绿色、高效的吸附剂已被广泛用于修复有机物污染水体和土壤。本... 除草剂已被大量使用于现代农业生产,而长期使用除草剂可能造成其在土壤中大量残留,或通过降水、淋溶和径流污染水体,因此引发环境污染问题和食品安全问题。生物炭作为一种绿色、高效的吸附剂已被广泛用于修复有机物污染水体和土壤。本文介绍了酸碱、有机物和金属盐浸渍改性,纳米零价铁和微生物负载改性等生物炭改性方法;综述了改性生物炭在除草剂污染修复中的应用情况,对比分析了生物炭改性前后的修复效果;探讨了改性生物炭自身特性、环境条件对改性生物炭修复除草剂污染的影响及机制。未来仍需对改性生物炭在除草剂污染修复过程中的稳定性、长效性和安全性等方面开展研究。 展开更多
关键词 改性生物炭 除草剂 纳米零价铁 微生物 修复效果 吸附机理
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鸟粪石基载镁生物炭对干湿交替灌溉水稻产量与品质的影响 被引量:1
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作者 李妍琦 吴奇 +3 位作者 宫福征 官玉 王宣茗 迟道才 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期91-103,共13页
鸟粪石(MgNH4PO_(4)·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中,其可以作为缓释肥料使用。为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥... 鸟粪石(MgNH4PO_(4)·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中,其可以作为缓释肥料使用。为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥模式的适用性,该研究依托大田试验,以东研18号(粳稻)为供试材料,设置常规淹灌(ICF)、干湿交替(IAWD)2种灌溉模式,以及常规施肥(conventional fertilization,N_(1)B_(0))、常规施肥+5 t/hm^(2)MAP-BC(conventional fertilization+5 t/hm^(2)MAP-BC,N_(1)B_(1))、常规施肥+10 t/hm^(2)MAP-BC(conventional fertilization+10 t/hm^(2)MAP-BC,N_(1)B_(2))、减施氮磷肥25%+5 t/hm^(2)MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+5 t/hm^(2)MAP-BC,N_(3/4)B_(1))和减施氮磷肥25%+10 t/hm^(2)MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+10 t/hm^(2)MAP-BC,N_(3/4)B_(2))5种施肥模式。结果表明:与ICF相比,IAWD显著提高了乳熟期叶片叶绿素含量,并显著降低了2021年无效分蘖数(P<0.05);MAP-BC不仅能够高效弥补减施氮磷肥对水稻叶绿素含量的不利影响,还具有一定的超补偿效果;MAPBC中高纯度的鸟粪石组分通过缓释氮磷素,保障了对植株氮磷养分的长期供应。与N_(1)B_(0)相比,N_(3/4)B_(2)不仅可以满足水稻生长后期对氮磷养分的需求,还使穗部吸氮量和吸磷量分别显著增加(P<0.05)4.77%~7.06%和4.26%~12.69%;与N_(1)B_(0)相比,施加10 t/hm^(2)MAP-BC使2a的最高分蘖数和最终分蘖数分别显著增加(P<0.05)6.75%~9.64%和13.16%~16.88%;2 a试验中,在IAWD模式下,与N_(1)B_(0)相比,N_(1)B_(1)和N_(1)B_(2)的产量分别显著提高(P<0.05)了7.66%~8.43%和11.49%~12.64%,并且10 t/hm^(2)的MAP-BC可以弥补减施25%氮磷肥对产量造成的不利影响;IAWD模式下N_(3/4)B_(1)和N_(3/4)B_(2)可以显著降低消减值、垩白粒率和垩白度,显著提高崩解值,从而显著改善(P<0.05)水稻外观品质与食味值;此外,N_(1)B_(1)和N_(1)B_(2)较N_(1)B_(0)处理显著提高(P<0.05)稻米蛋白含量2.66%和5.79%,表明施用MAP-BC有助于改善稻米的营养品质。因此,在IAWD模式下减施氮磷肥25%配施10 t/hm^(2)MAP-BC可在节水条件下实现减施氮磷肥、增产、提质,从而为水稻绿色高效生产提供理论依据。 展开更多
关键词 灌溉 肥料 水稻 鸟粪石基载镁生物炭 叶绿素 氮磷吸收 产量 品质
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纳米铁改性生物炭载体强化厌氧氨氧化菌富集与脱氮效果研究 被引量:1
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作者 王俊杰 杨津津 +5 位作者 常根旺 李绍康 侯军华 钟根茂 白顺果 李翔 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期812-821,共10页
为实现厌氧氨氧化菌(AnAOB)在载体生物膜中快速富集,本文采用液相还原方法制备了纳米铁改性生物炭(nZVI@BC)载体,并设置两组相同的厌氧氨氧化(ANAMMOX)富集装置(R_(1)、R_(2)),通过对R_(1)、R_(2)装置添加不同载体(分别为BC和nZVI@BC),... 为实现厌氧氨氧化菌(AnAOB)在载体生物膜中快速富集,本文采用液相还原方法制备了纳米铁改性生物炭(nZVI@BC)载体,并设置两组相同的厌氧氨氧化(ANAMMOX)富集装置(R_(1)、R_(2)),通过对R_(1)、R_(2)装置添加不同载体(分别为BC和nZVI@BC),考察在富集过程中ANAMMOX装置的脱氮性能、载体表面特征和微生物群落结构差异.结果表明:①BC表面成功负载nZVI,nZVI@BC载体比BC载体具有更高的比表面积,改性后载体的比表面积从47.17 m^(2)/g增至210.82 m^(2)/g,可为微生物提供更多的附着位点.②R_(2)装置NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(−)-N去除率稳定达到90%所需时间均比R_(1)装置短,且稳定运行后,R_(1)、R_(2)装置的TN去除率最高分别为86.99%、89.65%.③nZVI@BC载体表面颜色由黑色变为红褐色,表明红色的ANAMMOX生物膜初步形成,且其表面生物量比BC载体表面生物量高23倍.④第20天,R_(1)、R_(2)装置中AnAOB的相对丰度分别为10.47%和29.15%;R_(1)、R_(2)装置载体表面主要的AnAOB属均为Candidatus Kuenenia,其相对丰度分别为7.49%和23.76%.研究显示,改性的nZVI@BC载体显著促进了ANAMMOX生物膜的快速形成和AnAOB的高效富集,提升了ANAMMOX过程的脱氮性能. 展开更多
关键词 厌氧氨氧化(ANAMMOX) 纳米铁改性生物炭(nZVI@BC) 载体 微生物群落 快速富集
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改性生物炭对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究 被引量:1
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作者 王煜昕 张爱佳 单凤君 《化学研究与应用》 CAS 北大核心 2024年第3期532-539,共8页
针对目前水体中重金属污染的热点研究,利用商用花生壳生物炭(BC1)优异的比表面积、丰富的凹陷和孔道结构,制备一种改性生物炭(H_(2)O_(2)-Fe(Ⅱ)-BC1)。以废水中Cr(Ⅵ)为处理目标物,研究H_(2)O_(2)-Fe(Ⅱ)-BC1对废水中Cr(Ⅵ)吸附性能的... 针对目前水体中重金属污染的热点研究,利用商用花生壳生物炭(BC1)优异的比表面积、丰富的凹陷和孔道结构,制备一种改性生物炭(H_(2)O_(2)-Fe(Ⅱ)-BC1)。以废水中Cr(Ⅵ)为处理目标物,研究H_(2)O_(2)-Fe(Ⅱ)-BC1对废水中Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。利用XRD,FESEM,FTIR表征吸附剂结构,利用动力学和吸附等温线拟合分析改性生物炭的吸附机理。此外,研究了吸附温度、Cr(Ⅵ)的初始质量浓度、H_(2)O_(2)-Fe(Ⅱ)-BC1投加量和pH对吸附性能的影响。实验结果表明,改性生物炭显著增强了对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能且吸附过程以物理吸附为主导。 展开更多
关键词 生物炭 改性 Cr(Ⅵ) 吸附
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复合改性生物炭的吸附特性及其对轻中度镉污染农田土壤的钝化效应
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作者 潘国俊 卢信 +5 位作者 杨振泉 陈丙法 耿淑芳 樊广萍 高岩 尹小乐 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期457-468,共12页
农田土壤中的镉污染会导致作物中的镉过量累积,而作物中的镉会通过食物链传递给人,从而严重威胁人体健康,因此迫切需要采取合理的应对措施。本研究旨在将不同材料[氢氧化钾(K)、凹凸棒土(A)、钙镁磷肥(M)和聚丙烯酰胺(P)]与生物炭混合... 农田土壤中的镉污染会导致作物中的镉过量累积,而作物中的镉会通过食物链传递给人,从而严重威胁人体健康,因此迫切需要采取合理的应对措施。本研究旨在将不同材料[氢氧化钾(K)、凹凸棒土(A)、钙镁磷肥(M)和聚丙烯酰胺(P)]与生物炭混合后进行球磨改性(Q)处理,通过吸附平衡试验、盆栽试验研究改性生物炭对镉的吸附特性及其对镉污染土壤的钝化效果。结果表明,与未改性生物炭(YC)相比,改性生物炭具有更丰富的官能团和矿物元素,对镉的吸附动力学曲线符合准二级动力学方程,吸附方式主要表现为单分子层吸附。pH值、温度的升高可以提高生物炭对镉离子的吸附能力。在土壤中添加生物炭可以显著提高土壤的pH值和养分含量,并且降低土壤有效镉含量,其中添加氢氧化钾+凹凸棒土+钙镁磷肥+聚丙烯酰胺球磨改性的生物炭(QKAMP)和添加氢氧化钾+凹凸棒土+聚丙烯酰胺球磨改性的生物炭(QKAM)分别可使土壤有效镉含量较对照(CK)显著降低25.5%、23.4%(P<0.05)。与添加未改性生物炭(YC)的处理相比,添加QKAMP、QKAM处理的土壤中有效镉含量分别显著降低了16.84%、14.57%(P<0.05)。此外,与对照相比,添加QKAMP、QKAM分别可使小青菜地上部的镉含量显著降低36.1%、33.6%;与未添加改性生物炭处理(YC)相比,添加QKAMP、QKAM处理小青菜地上部的镉含量分别显著降低了21.6%、18.6%。由此可见,QKAMP作为一种重金属钝化材料,可以更好地降低中性(pH值7.07)、轻中度镉污染(≤1.75 mg/kg)土壤中镉的生物有效性,确保农产品安全生产。 展开更多
关键词 改性生物炭 重金属 吸附性能 钝化
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改性玉米芯生物炭与钢渣微粉组合吸附磷的研究
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作者 李雨桐 孔宇 +1 位作者 管凛 荆肇乾 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1761-1764,共4页
探究镁改性玉米芯生物炭和钢渣微粉以及两者组合对含磷模拟废水的吸附效果。结果表明,5 g玉米芯粉末在10 mL的1.5 mol/L浓度MgCl_(2)改性条件下,在热解温度为450℃的马弗炉中烧制的生物炭对磷吸附效果最佳。钢渣微粉与镁改性玉米芯生物... 探究镁改性玉米芯生物炭和钢渣微粉以及两者组合对含磷模拟废水的吸附效果。结果表明,5 g玉米芯粉末在10 mL的1.5 mol/L浓度MgCl_(2)改性条件下,在热解温度为450℃的马弗炉中烧制的生物炭对磷吸附效果最佳。钢渣微粉与镁改性玉米芯生物炭组合的添加量由14 g/L钢渣微粉和4 g/L镁改性玉米芯生物炭混合组成。钢渣微粉与镁改性玉米芯生物炭组合对磷的吸附效果均好于两者单独存在时,去除率高达98%,并在60 min时吸附达到平衡,组合投加吸附平衡时间均短于两种材料分别单独存在时。组合投加吸附过程满足准二级吸附动力学模型,且符合Langmuir等温吸附方程,最大理论吸附量为0.12 mg/g。 展开更多
关键词 改性生物炭 磷酸盐 玉米芯 钢渣 吸附
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铁改性生物炭捕集水体磷机制及农田资源化回用进展
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作者 张峻霄 夏桂敏 +2 位作者 刘啸威 吴奇 迟道才 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 2024年第2期106-112,共7页
利用铁改性生物炭从富营养化水体中捕集磷,将其回用于农田,是高效利用生物质、促进磷资源高效利用的有效途径之一。然而,铁改性生物炭对磷的吸附效率受制备方式和水环境的影响极大。为促进富营养化水体磷的捕集效率和再利用,本文总结了... 利用铁改性生物炭从富营养化水体中捕集磷,将其回用于农田,是高效利用生物质、促进磷资源高效利用的有效途径之一。然而,铁改性生物炭对磷的吸附效率受制备方式和水环境的影响极大。为促进富营养化水体磷的捕集效率和再利用,本文总结了国内外铁改性生物炭(Fe-B)的制备方法及其对水体中磷酸盐的吸附性能,阐述了Fe-B对磷的吸附机制,分析了pH值、共存离子、生物炭用量和温度对Fe-B吸附磷酸盐性能的影响,分析了富营养化水体中磷的农田资源化再利用潜力。本研究结果可为富营养化水体磷捕集与资源化再利用提供理论参考。 展开更多
关键词 铁改性生物炭 富营养化水体 吸附 农田
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改性木屑和稻壳生物炭对土壤镉形态和水稻镉吸收的影响
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作者 曾庆阳 熊振宇 +5 位作者 张书扬 林蓉 曾斯远 颜晓 吴建富 魏宗强 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1066-1075,共10页
【目的】农田镉(Cd)污染对人类健康构成严重威胁,探究不同改性生物炭对我国南方Cd污染农田中Cd形态变化及其在水稻中的富集特征的影响,为南方红壤性水稻土的安全利用和农业发展提供科学依据。【方法】以木屑和稻壳制成木屑生物炭(WCBC)... 【目的】农田镉(Cd)污染对人类健康构成严重威胁,探究不同改性生物炭对我国南方Cd污染农田中Cd形态变化及其在水稻中的富集特征的影响,为南方红壤性水稻土的安全利用和农业发展提供科学依据。【方法】以木屑和稻壳制成木屑生物炭(WCBC)和稻壳生物炭(RHBC),并用KOH和K_(2)SiO_(3)进行改性,共得4种改性生物炭,KOH改性的木屑生物炭(WCBC-KOH)和稻壳生物炭(RHBC-KOH),K_(2)SiO_(3)改性的木屑生物炭(WCBCK_(2)SiO_(3))和稻壳生物炭(RHBC-K_(2)SiO_(3))。通过盆栽试验,研究不同生物炭和添加量(0.25%、0.5%、1%)对红壤性水稻土的影响,包括化学性质(pH和有效硅)、Cd形态、水稻生物量、各组织的Cd富集和硅含量的影响。【结果】6种生物炭均能提高水稻土pH和有效硅含量,且随添加量的增加而增加。添加生物炭减少了土壤中可交换态Cd含量,同时增加了土壤中残渣态Cd含量,导致土壤中Cd的生物有效性和流动性显著降低,进而减少水稻对Cd的吸收。此外,添加生物炭还可以提高水稻地上部干物质重和产量,同时还显著增加了水稻地上部各组织的硅含量。相关分析表明,土壤pH和有效硅含量与可交换态Cd和水稻各组织Cd含量极显著负相关,且土壤pH降镉作用大于土壤有效硅的作用。【结论】6种生物炭均可使土壤中Cd向植物难利用形态转化,同时促进水稻生长和提高水稻产量,添加KOH和K_(2)SiO_(3)改性生物炭的效果要优于未改性生物炭。 展开更多
关键词 改性生物炭 土壤镉形态 镉积累 水稻
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不同改性生物炭对稻田氮素损失及产量的影响
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作者 衣本骥 刘畅 +4 位作者 韩宏伟 张丰 陈涛涛 孟军 迟道才 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期5122-5133,共12页
为进一步挖掘稻田生态系统生物炭增效、节肥和减排潜力,以无生物炭为对照(CK),设置玉米秸秆生物炭(B)、酸化生物炭(B_(pH))、氮负载生物炭(B_(NH_(4)))、铁改性生物炭(B_(Fe))和钙改性生物炭(B_(Ca))6个处理,通过2a试验,对生物炭阳离子... 为进一步挖掘稻田生态系统生物炭增效、节肥和减排潜力,以无生物炭为对照(CK),设置玉米秸秆生物炭(B)、酸化生物炭(B_(pH))、氮负载生物炭(B_(NH_(4)))、铁改性生物炭(B_(Fe))和钙改性生物炭(B_(Ca))6个处理,通过2a试验,对生物炭阳离子交换量(CEC)、含氧官能团以及其处理下水稻产量、氮素提取、氨挥发、氮素淋失和土壤氮残余等进行了研究.结果表明:与B相比,B_(pH)、B_(NH_(4))和B_(Fe)分别显著提升生物炭CEC(53.9%、29.6%和28.2%),且4种改性处理均可显著提升生物炭-COOH、-OH、C=O、O-H等含氧官能团浓度,增强生物炭吸氮能力.全生育期累积氨挥发在9.1~19.9kg/hm^(2)(2021)和8.5~13.7kg/hm^(2)(2022)之间,除B_(NH_(4))降氨效果明显(44.6%)外,其他处理第1年对氨挥发无显著影响;而B_(Ca)、B_(NH_(4))和B_(Fe)在第2a均显著降低氨挥发,较CK分别降低33.5%、37.5%和37.8%.4种改性生物炭连续2a,较CK降低氮素淋失19.0%和35.2%(B_(pH))、15.0%和21.0%(B_(Ca))、11.3%和28.7%(B_(NH_(4)))、12.6%和29.0%(B_(Fe)).B在第1年对产量无显著影响,但老化1年后增产显著(8.8%);B_(pH)和B_(NH_(4))连续2a分别增产19.7%和12.2%(2021年),11.5%和5.8%(2022年).B_(pH)、B_(Ca)和B_(NH_(4))在2a均显著降低了活性氮排放,降幅为23.4%、21.8%和42.3%(2021年)和23.5%、30.5%和35.5%(2022年).不同生物炭处理第1a土壤矿化氮残余无显著差异;但B_(Ca)、B_(NH_(4))和B_(Fe)第2a增效显著.同时考虑增产、活性氮减排和矿化氮可持续性,B_(NH_(4))综合效果最佳,同CK相比,2021和2022年分别可降低氨挥发42.3%和35.5%,铵态氮淋失10.6%和29.0%,硝态氮淋失14.7%和23.4%,氮素积累提高13.4%和4.3%以及矿化氮残余提高15.0%和17.9%,最终增产19.7%和5.7%. 展开更多
关键词 不同改性生物炭 田面水 氨挥发 淋溶 水稻产量 氮素去向
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基于MOFs的改性生物焦复合吸附剂脱碳特性及机理研究
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作者 王晨星 贾里 +5 位作者 柳晴瑞 王玉莹 程鹏 乔晓磊 聂浩田 金燕 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2879-2892,共14页
为进一步探究高性能的金属有机骨架材料MOFs基CO_(2)复合吸附剂,首先通过掺杂Ce、Cu、Mn、Co多元金属对生物焦进行改性修饰,在探究最优制备方法的基础上,基于生物焦及Mg-MOF-74共同含有不饱和金属位点和含氧官能团的基础特性进行结构设... 为进一步探究高性能的金属有机骨架材料MOFs基CO_(2)复合吸附剂,首先通过掺杂Ce、Cu、Mn、Co多元金属对生物焦进行改性修饰,在探究最优制备方法的基础上,基于生物焦及Mg-MOF-74共同含有不饱和金属位点和含氧官能团的基础特性进行结构设计,制备Mg-MOF-74改性生物焦复合吸附剂.在获得复合吸附剂吸附特性的基础上,探究了负载多元金属、MOFs材料以及生物焦之间的耦合及协同作用机制,并通过多种表征手段研究了样品的孔隙结构、表面官能团与晶态结构等微观特性,同时结合吸附动力学、吸附热力学以及元素价态变化揭示了复合吸附剂的脱碳机理.研究发现,溶胶凝胶法利于制备改性生物焦;负载的多元金属以金属氧化物形式存在于改性生物焦中,氧化边缘晶格缺陷,为改性生物焦引入含氧官能团,且所获得的10%Fe+4%Ce+2%Cu样品效果最优,其吸附量为1.53mmol/g;复合吸附剂对CO_(2)的吸附是物理吸附与化学吸附共同作用的结果,MOFs材料优化了复合吸附剂的孔隙结构,改性生物焦因其石墨微晶结构与掺杂多元金属修饰而在表面产生电子转移,发生了化学吸附,即二者的复合在脱碳过程中发挥了相互促进与协同的作用,使复合吸附剂吸附性能得到明显提升,对于前驱体共热解法制备的样品相较于改性生物焦和Mg-MOF-74分别提升了230.7%和75.7%. 展开更多
关键词 生物焦 MOFS 复合吸附剂 改性修饰 吸附机理
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高岭土改性丝瓜络生物炭修复PAHs污染沉积物及微生物响应
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作者 徐文卓 李高帆 +3 位作者 卫昊明 晏再生 尤佳 黄娟 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期3301-3313,共13页
采用高岭土改性生物炭或者使用三维立体,如丝瓜络生物炭(LSBC)修复PAHs污染沉积物,制备了三维立体LSBC(3D-LSBC)、改性三维立体LSBC(3D-K-LSBC)、颗粒LSBC(G-LSBC)和改性颗粒LSBC(G-K-LSBC)四种材料.结果表明:G-K-LSBC修复PAHs污染沉积... 采用高岭土改性生物炭或者使用三维立体,如丝瓜络生物炭(LSBC)修复PAHs污染沉积物,制备了三维立体LSBC(3D-LSBC)、改性三维立体LSBC(3D-K-LSBC)、颗粒LSBC(G-LSBC)和改性颗粒LSBC(G-K-LSBC)四种材料.结果表明:G-K-LSBC修复PAHs污染沉积物效果显著,沉积物PAHs去除率达21.76%,PAHs的修复效率提高了1个数量级.各组下层沉积物PAHs生物有效性明显高于上层沉积物(P<0.05);添加G-LSBC和G-K-LSBC有效降低了沉积物PAHs生物有效性,分别为对照组的43.99%~78.48%和39.08%~72.01%.经过150d修复,沉积物PAHs含量未出现明显垂向分布特征(P>0.05).然而,沉积物微生物群落组成发生了明显变化(P<0.05).在3D-K-LSBC和G-LSBC作用下,沉积物微生物物种丰富度和多样性明显提高;其中,在G-K-LSBC作用下,沉积物群落中具有芳香烃降解和芳香化合物降解功能菌属呈显著富集.G-K-LSBC表现出更高的PAHs污染沉积物修复潜力.此外,高岭土改性显著提高了LSBC材料的稳定性. 展开更多
关键词 多环芳烃 污染沉积物 高岭土改性丝瓜络生物炭 修复 微生物群落
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不同种类改性纤维素与生物炭配施对黄淮海平原土壤的改良效果
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作者 王志炜 魏宇 +3 位作者 刘宏元 王春鑫 陈峰 赵光昕 《中国农业气象》 CSCD 2024年第6期571-583,共13页
在人工气候温室,以旱稻为供试作物,以改性纤维素和生物炭为土壤改良剂,采用盆栽实验,分析改性纤维素、生物炭以及二者配施对土壤理化性质、养分、水分以及旱稻萌发的影响。实验设置对照组CK(不添加改性纤维素和生物炭)、施加质量分数为0... 在人工气候温室,以旱稻为供试作物,以改性纤维素和生物炭为土壤改良剂,采用盆栽实验,分析改性纤维素、生物炭以及二者配施对土壤理化性质、养分、水分以及旱稻萌发的影响。实验设置对照组CK(不添加改性纤维素和生物炭)、施加质量分数为0.05%的3种改性纤维素(CMC-NH_(4)、CMC-Na和CMC-K,分别标记为A1、B1和C1)、施加质量分数为0.10%的3种改性纤维素(分别标记为A2、B2和C2)、施加质量分数为0.50%的生物炭(D1)、质量分数为0.05%的3种改性纤维素与质量分数为0.50%的生物炭配施(分别标记为A1D1、B1D1和C1D1)、质量分数为0.10%的3种改性纤维素与质量分数为0.50%的生物炭配施(分别标记为A2D1、B2D1和C2D1),共14个处理,测定不同处理对土壤理化性质、养分、水分流失量、旱稻萌发的影响。结果表明:与CK相比,A1和A2处理均可以降低土壤pH值,分别达0.20和0.17个单位,而B1、B2、C2和D1处理均可以增加土壤pH值,分别达0.32、0.43、0.20和0.42个单位;与单施改性纤维素相比,CMC-NH_(4)和CMC-K与生物炭配施有增加土壤pH的趋势,而CMC-Na与生物炭配施对土壤pH无显著影响。与CK相比,A1、A2、B1和B2处理均可以显著增加土壤紧实度,分别达13.69%、22.90%、99.66%和113.58%;单施3种改性纤维素均在不同程度增加了土壤成块性和土壤表层结皮;A1D1、A2D1、B1D1和B2D1处理均可以在一定程度上降低土壤紧实度,分别达8.88%、11.78%、14.95%和14.24%,同时与单施改性纤维素相比,A1D1、A2D1、B1D1、B2D1、C1D1和C2D1处理也可以降低土壤表层结皮厚度,分别降低了52.55%、60.59%、29.94%、38.65%、43.54%和45.20%。与CK相比,A2和A2D1处理均可以显著增加土壤铵态氮含量,分别达275.84%和48.99%;而C1、C2、C1D1和C2D1处理均显著降低了土壤铵态氮含量,分别达51.01%、53.02%、41.61%和45.64%。单施3种改性纤维素和生物炭均在不同程度上增加了土壤硝态氮、速效磷、速效钾的含量,分别达9.01%~47.66%、17.94%~62.46%和11.44%~88.76%;而3种改性纤维素与生物炭配施也均增加了土壤硝态氮、速效磷和速效钾含量,分别达22.80%~34.87%、21.84%~64.20%和10.04%~95.72%,整体来看,3种改性纤维素与生物炭配施更有利于土壤养分的增加。与CK相比,仅A2D1、B1D1和B2D1处理显著降低了累计土壤水分流失量,分别达8.86%、6.33%和6.33%,其余处理无显著差异。与CK相比,A1、B1、C1和BC处理均可以显著增加旱稻生物量,分别达203.88%、133.49%、111.16%和18.93%;单施3种高剂量改性纤维素处理中,仅C2处理显著增加了旱稻地上部生物量,达71.84%;A1D1、A2D1、B1D1、B2D1、C1D1和C2D1处理均可以显著增加旱稻地上部生物量,分别达225.24%、147.57%、143.20%、138.83%、125.73%和119.90%。综合来看,质量分数为0.05%的3种改性纤维素与质量分数为0.50%的生物炭配施可以更有效改善土壤结构、增加土壤养分和旱稻地上部生物量,可以作为旱地土壤改良手段。 展开更多
关键词 改性纤维素 生物炭 土壤养分 土壤保水性 生物量
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酸碱改性生物炭与膨润土复配提高猪粪堆肥Cu和Zn钝化率
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作者 梁梦月 袁宁 +2 位作者 于锐 周嘉 罗那那 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2126-2133,共8页
为了钝化畜禽粪便中的重金属,促进农业废弃物资源化、无害化利用,本实验以猪粪和玉米芯为原料,共设置添加酸性生物炭4%(F1)、酸性生物炭4%+钙基膨润土4%(F2)、碱性生物炭4%(F3)、碱性生物炭+钙基膨润土4%(F4)、未改性生物炭4%(F5)、未... 为了钝化畜禽粪便中的重金属,促进农业废弃物资源化、无害化利用,本实验以猪粪和玉米芯为原料,共设置添加酸性生物炭4%(F1)、酸性生物炭4%+钙基膨润土4%(F2)、碱性生物炭4%(F3)、碱性生物炭+钙基膨润土4%(F4)、未改性生物炭4%(F5)、未改性生物炭+钙基膨润土4%(F6)、钙基膨润土4%(F7)和无添加(CK)8个处理,开展为期40 d的好氧堆肥实验,研究酸碱改性生物炭和钙基膨润土对猪粪堆肥腐熟效果及重金属Cu和Zn形态转化的影响。结果表明:堆肥结束时堆体pH值为7.7~8.1,呈碱性,EC值均小于4 mS·cm^(-1),所有堆肥处理基础理化性质均达到无害化要求。F2、F4重金属钝化效果较好,F2处理Cu和Zn钝化率分别为57.98%和40.94%,F4处理Cu和Zn钝化率分别为50.43%和47.35%。研究表明,堆肥过程中酸碱改性生物炭和钙基膨润土配施对Cu和Zn有较好的钝化效果,可提升堆肥产品质量。 展开更多
关键词 猪粪 堆肥 酸碱改性生物炭 钙基膨润土 重金属形态 钝化
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活化铁尾砂与镁改性生物炭配施对水稻幼苗生长及盐碱土性质的影响
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作者 罗春峰 张晓蓉 +4 位作者 巩宗强 贾艳杰 赵祥 刘凤飞 郭伟 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期68-78,共11页
为探究活化的高硅型铁尾砂与镁改性生物炭配施材料对水稻幼苗生长及盐碱土壤理化性质的影响以及改善盐碱地水稻生产力的可行性,本研究应用电子扫描显微镜对生物炭材料进行形貌结构观察,应用傅里叶变换红外光谱仪对生物炭材料进行官能团... 为探究活化的高硅型铁尾砂与镁改性生物炭配施材料对水稻幼苗生长及盐碱土壤理化性质的影响以及改善盐碱地水稻生产力的可行性,本研究应用电子扫描显微镜对生物炭材料进行形貌结构观察,应用傅里叶变换红外光谱仪对生物炭材料进行官能团表征;开展盆栽实验,探究活化铁尾砂与生物炭材料配施对水稻幼苗的形态学和生理学的影响及对盐碱土的改善效果。结果表明,相比于其他生物炭材料,活化铁尾砂-镁改性生物炭材料孔隙较大,表面更加粗糙,对于养分的吸附能力强,表面的官能团丰富。盆栽实验中活化铁尾砂-镁改性生物炭配施组中水稻幼苗株高、根长、根冠比和干质量分别较对照组提高12.61%、191.49%、42.93%和100.00%;叶片的丙二醛和活性氧含量分别降低65.76%和46.46%;过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、叶绿素和可溶性蛋白值分别升高117.35%、44.75%、55.00%和19.31%。施用活化铁尾砂-镁改性生物炭材料后,盐碱土的电导率降低,p H、总碳、总氮、土壤有效硅、总磷和总钾含量升高。研究证明活化铁尾砂-镁改性生物炭材料性能优越,并且活化铁尾砂与镁改性生物炭配施改善了盐碱土壤理化性质和养分含量,使水稻幼苗活性氧含量降低及抗氧化酶活性提升,减缓盐碱土对水稻幼苗生长的胁迫,促进盐碱土壤中水稻幼苗生理过程,增加干物质积累,可以促进盐碱地水稻幼苗生长。 展开更多
关键词 活化铁尾砂-镁改性生物炭材料 水稻 酶活性 苏打盐碱土
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改性生物炭固定土壤中重金属机理的研究进展
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作者 毛纪鹏 乔怡娜 +5 位作者 熊健 贾梦晔 刘娇琴 贺增弟 晋日亚 张晶晶 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期722-726,730,共6页
固定化是一种降低土壤重金属毒性的有效方法,改性生物炭固定重金属的能力已取得了显著成果,其在土壤修复中得到广泛关注。但改性生物炭在污染土壤中固定重金属的综合机理需进一步探究,因此运用CiteSpace数据分析软件,以氧阴离子型重金... 固定化是一种降低土壤重金属毒性的有效方法,改性生物炭固定重金属的能力已取得了显著成果,其在土壤修复中得到广泛关注。但改性生物炭在污染土壤中固定重金属的综合机理需进一步探究,因此运用CiteSpace数据分析软件,以氧阴离子型重金属As和阳离子型重金属Cd为例对改性生物炭固定土壤中重金属的机理进行分析,综述了其氧化还原、表面共沉淀、络合、离子交换及静电吸引的作用机制。对改性生物炭增强固定土壤重金属不同机理的原因和方法进行总结,对其处理土壤重金属污染的前景进行了展望,为改性生物炭治理土壤重金属污染的应用提供参考。 展开更多
关键词 改性生物炭 土壤 AS CD 固定机理
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