碱改性生物炭负载纳米羟基磷灰石的制备及对染料的吸附研究

实验制备了碱改性生物炭负载纳米羟基磷灰石复合材料(BC/N-HAP),并以罗丹明B(RB)为目标污染物,考察该材料负载量、吸附剂使用量、pH及共存离子对罗丹明B去除效果的影响,并对吸附机理进行了探讨。实验结果表明,纳米羟基磷灰石成功负载到生物炭表面,当负载率为100:1(W/W BC:N-HAP),复合材料使用量为50 mg,体系pH为10时,60 min内罗丹明B的去除率为87.8%。动力学研究表明,该吸附过程符合伪二级动力学方程(R^(2)>0.99);热力学研究表明,该过程是自发吸热反应,符合Langmuir单分子层吸附模型。静电作用是复合材料吸附RB染料的主要作用力。

球磨纳米生物质炭在饱和多孔介质中的迁移与滞留机制

利用球磨纳米生物质炭模拟老化产生的纳米生物质炭,通过一维柱迁移试验研究了不同背景溶液离子强度(IS)、pH和流速对球磨纳米生物质炭在饱和多孔石英砂介质中迁移与滞留行为的影响,并运用对流弥散模型拟合穿透与滞留曲线得到沉积速率系数等运移参数,结合DLVO理论研究影响作用机制。结果表明:背景溶液IS降低,pH和流速升高,球磨纳米生物质炭的迁移率明显提高。这是由于在低IS和高pH条件下,球磨纳米生物质炭和石英砂的电负性增加,从而增强了两者之间的静电斥力,同时球磨纳米生物质炭之间具有更好的分散性,有助于球磨纳米生物质炭的迁移;在高流速条件下,球磨纳米生物质炭在石英砂柱中的滞留时间因为平流扩散而减短,同时水流剪切作用力增大不利于颗粒在石英砂上的吸附,有助于球磨纳米生物质炭的迁移。

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

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。

生物炭负载纳米零价铁对地下水中六价铬的修复效果和影响因素研究

纳米零价铁(nZVI)存在易团聚、钝化和迁移性差等问题,影响对六价铬[Cr(Ⅵ)]污染地下水的原位修复效果。为了开发一种低成本、绿色的nZVI改性材料,以球磨生物炭(BC)为载体负载nZVI,构建了nZVI@BC反应体系,再利用羧甲基纤维素(CMC)稳定nZVI@BC,合成了一种新型高效、抗钝化纳米级别的修复材料CMC-nZVI@BC。对改性前后的nZVI进行表征分析,探究了材料添加量、Cr(Ⅵ)初始质量浓度、初始pH值、温度及地下水化学组分对CMC-nZVI@BC去除Cr(Ⅵ)的影响,并阐明去除Cr(Ⅵ)的机理。得出如下结论:(1)铁碳质量比为2∶1时的nZVI@BC对Cr(Ⅵ)的去除效果最好,3 h内0.6 g/L CMC-nZVI@BC对50 mg/L Cr(Ⅵ)的去除率达99.9%,表现出较高的去除Cr(Ⅵ)的速率和能力;(2)去除Cr(Ⅵ)的主要机制是通过还原和沉淀反应;(3)在pH值2~10范围内,pH值对去除Cr(Ⅵ)有显著影响,温度影响较小;(4)SO_(2-)_(4)的存在促进了Cr(Ⅵ)的去除,而HCO^(-)_(3)、 NO^(-)_(3)、Ca^(2+)、Mg^(2+)和腐殖酸对Cr(Ⅵ)的去除均有不同程度的抑制作用。这些结果表明,CMC-nZVI@BC可以作为有效去除Cr(Ⅵ)的原位修复药剂,为nZVI在地下水原位修复的应用提供了依据。

浒苔生物炭负载纳米零价铁激活过硫酸盐去除水中环丙沙星的研究

以浒苔(Enteromorpha prolifera)生物炭(biochar,BC)为载体,通过液相还原法制备了一种具有较高去除性能的生物炭负载纳米零价铁(nanoscale zero-valent iron,nZVI)nZVI@BC作为过硫酸盐的激活材料,用于去除水中的抗生素环丙沙星(ciprofloxacin,CIP).采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱对材料的表观形貌、粒径、晶型结构和化学形态进行分析.结果表明,BC的负载有效提高了nZVI的分散性,增加了反应活性位点.在BC与Fe的质量比为2:1,nZVI@BC质量浓度为0.6 g·L^(-1),过硫酸盐浓度为2 mmol·L^(-1),CIP质量浓度为10 mg·L^(-1)条件下,60 min内CIP的去除率达91.45%.自由基猝灭和电子顺磁共振结果证明,CIP的去除主要依靠SO_(4)^(-)·,HO·,·O_(2)^(-)和^(1)O_(2)等自由基的强氧化作用,其中·O_(2)^(-)起主要作用.

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

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.

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。

不同类型纳米生物炭特征及对土壤镉污染修复效果的影响

【目的】生物炭在重金属污染土壤上有一定修复效果,然而未改性生物炭的修复潜力往往较低,生物炭改性可有效提高生物炭表面官能团的种类和数量,增加与重金属相互作用的位点数量,进而提高重金属的修复效率。【方法】对木炭、竹炭、秸秆炭3种类型生物炭进行纳米改性并用扫描电镜、傅里叶变换红外进行表征,采用培养试验,设置不添加生物炭对照、3种不同类型生物炭处理、3种纳米改性生物炭处理共7个处理。【结果】(1)不同类型生物炭纳米改性后表现出孔隙增多、孔径增大、粒径减小,丰富了官能团结构,使含氧官能团强度增加;(2)纳米生物炭可以提高土壤pH、有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)含量,其中纳米竹炭相较于未改性竹炭处理SOC提高了20.77%,纳米秸秆炭对土壤DOC、LOC、POC提升效果最好,相较于未改性秸秆炭分别提高了17.05、10.88%、63.36%;添加生物炭也增加了土壤蔗糖酶和纤维素酶活性。(3)添加生物炭使土壤重金属镉有效性降低,改性后增强了对土壤有效态镉的转化,促使可交换态镉和可还原态镉向可氧化态镉和残渣态镉转化迁移,其有效性与土壤pH和有机碳相关。【结论】生物炭纳米改性后其含氧官能团增加,在提高土壤有机碳及降解重金属镉有效性上具有很大潜力,且不同类型纳米生物炭对土壤有机碳及镉形态的影响不同,纳米秸秆炭效果最佳。

生物碳基纳米钯铜催化剂的优化制备及脱硝研究

针对目前高效处理水体硝酸盐污染的技术瓶颈,以毛竹生物碳为载体基材,通过湿化学-浸渍还原的手段制备生物碳基纳米钯铜双金属催化剂(Nano-PdCu-BC),并以其为粒子电极,协同传统的二维电化学反应器,搭建三维粒子电催化反应体系去除水体中的硝酸盐污染物.探究了催化剂制备的前驱液浓度、初始硝酸盐氮浓度、电流强度、催化剂投加量和初始pH值对电催化还原NO_(3)-N的影响.结果显示,通过浸渍还原的方法可以将钯铜双金属成功负载在毛竹生物碳载体上,获得纳米钯铜双金属催化剂.在前驱液为0.60g/LPdCl_(2)和0.15g/LCuCl_(2)的溶液组合,初始硝酸盐氮(NO_(3)-N)浓度为100mg/L、电流强度为220mA、初始pH值为7,催化剂投加量为0.80g/L的条件下,反应180min后硝酸盐氮去除率可达99.68%,N_(2)选择性约为44.25%;Nano-PdCu-BC电催化还原NO_(3)-N的反应符合一级反应动力学,反应动力学常数k值为0.034/min;经3次循环使用后,NO_(3)-N去除率仍维持在95%以上,N_(2)选择性保持在40%以上;揭示了纳米钯铜双金属催化剂电催化还原硝酸盐的机理,纳米零价Cu位点吸附NO_(3)-N后被氧化为CuO,提供电子促进NO_(3)-N还原为NO_(2)-N,协同纳米零价Pd,通过为吸附激活原子氢H*间接还原NO_(3)-N,达到将NO_(3)-N还原为NH_4和N_(2)的目的.

组配钝化剂对设施土壤污染镉的钝化效果及植株富集镉的影响

为明确组配钝化剂对设施土壤污染镉的钝化效果,采用生物模拟方法,以外源添加镉的设施土壤为研究对象,探究骨炭粉、生物炭、纳米腐殖质组配钝化剂对设施土壤污染镉的钝化效果和对小白菜富集镉的影响。主要研究结果如下:(1)当骨炭粉、生物炭和纳米腐殖质总添加量为2%、5%,配施比例为1∶5∶2时,钝化效果最为显著。土壤有效态Cd含量显著降低,降幅为12.72%~15.73%,更易使Cd形态从弱酸提取态转化为可还原态、可氧化态和残渣态,土壤pH值显著升高0.22~0.34个单位,土壤有效磷含量显著增长15.28%~23.73%,土壤过氧化氢酶、脲酶活性显著升高,增幅分别为23.21%~52.98%、57.75%~67.75%。添加量为5%时,小白菜地上部Cd含量显著降低14.67%;总添加量为2%时,小白菜根部Cd含量显著降低14.47%。(2)其他处理也表现出了一定的钝化效果。总添加量为5%,配施比例为1∶2∶2时,土壤的有效态Cd含量显著降低了10.93%。总添加量为2%、5%,配施比例为1∶5∶5时,土壤有效态Cd含量显著降低,降幅为7.49%~7.56%。(3)通过相关性分析得出,土壤的pH值升高会降低土壤的有效态Cd含量,提高土壤有效磷含量、过氧化氢酶及脲酶活性;土壤有效态Cd含量升高会使小白菜地上部Cd含量升高,同时使土壤有效磷含量及过氧化氢酶活性降低,有效态Cd含量降低会使小白菜地上部Cd含量降低。综上所述,组配钝化剂在不同添加量及配施比例下,总体上可以有效提高土壤pH值、有效磷含量以及过氧化氢酶、脲酶活性;降低土壤的有效态Cd含量和小白菜Cd含量。此外,进一步从节约经济成本的角度进行综合分析,推荐骨炭粉、生物炭、纳米腐殖质总添加量为2%,配施比例为1∶5∶2,对Cd污染设施土壤的钝化效果最好。

纳米MnO_(2)炭基复合材料的制备及吸附去除水中La(Ⅲ)离子性能研究

稀土是一种珍贵的战略资源,但其开发冶炼过程会产生大量废水并造成严重的环境污染,因此如何高效吸附去除废水中稀土离子被大量研究。通过共沉淀法将纳米MnO_(2)负载至生物炭(Biochar, BC)表面,得到纳米MnO_(2)炭基复合材料(Nano-MnO_(2)Carbon Matrix Composites, MBC),并用于吸附去除废水中的La(Ⅲ)离子。研究通过表征分析材料的物理和化学结构变化,考察了应用环境条件对MBC吸附La(Ⅲ)离子性能的影响,在308 K、pH=6.0条件下,0.55 g/L MBC对20 mg/L La(Ⅲ)离子模拟废水进行吸附处理,24 h后吸附效率达到95.65%。吸附动力学、等温线和热力学研究显示,MBC对La(Ⅲ)离子的吸附过程符合拟一级动力学模型和Langmuir模型,为单分子层吸附,最大吸附质量比可达43.49 mg/g;通过D-R模型计算的Es为23.12 kJ/mol,表明吸附过程偏向于化学吸附,且是自发的吸热过程。MBC经5次循环后,吸附性能仍达到初始吸附质量比的79.18%,MBC作为炭基吸附剂用于吸附水中的La(Ⅲ)离子,展现出一定的应用前景。

基于废弃茄科植物的纳米铁/生物炭制备及其对含铬(Ⅵ)废水的吸附净化研究

利用农业废弃物烟梗为原料,选用两种改性方法制备改性生物炭,对比前体混合法和共沉淀法制备的生物炭对铬的吸附效果。利用SEM、EDS、FT-IR、BET、XRD、TEM对生物炭进行表征。探究反应pH、反应时间、Cr(Ⅵ)初始浓度、生物炭添加量等单因素对生物炭吸附效果的影响,同时利用动力学模型和等温吸附模型等拟合参数。结果表明:pH=2时,生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附效果最好,反应时间为4 h时对Cr(Ⅵ)的吸附接近饱和,Cr(Ⅵ)初始浓度越低吸附效果越好,生物炭添加量在0.1 g时吸附效果接近饱和更利于节约成本。Fe_(2)SO_(4)改性的生物炭对Cr(Ⅵ)的去除率高达97%,吸附过程更接近准二级动力学模型和Langmuir模型,吸附理论值也更接近实际值。

生物炭和纳米二氧化硅联合施用对油菜光合荧光特性的影响

为探究生物炭和纳米二氧化硅联合施用对油菜叶片光合荧光特性的影响,本试验采用盆栽方式,设置CK(对照)、C(生物炭)、SI(纳米二氧化硅)、C+SI(生物炭与纳米二氧化硅联合施用)4个处理,研究其对油菜光合荧光特性和光合色素、可溶性糖、可溶性蛋白含量的影响。结果表明,与CK相比,施用生物炭和纳米二氧化硅均可提高油菜叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs),联合施用效果最佳,各指标数值整体表现为C+SI>SI>C>CK。单施生物炭和单施纳米二氧化硅仅显著提高叶片的光化学猝灭系数(qP)和PSⅡ实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)两个指标,生物炭对qP的提升效果较好,纳米二氧化硅对ΦPSⅡ的提升效果较好;各指标中两者联合施用的效果均高于单施生物炭或纳米二氧化硅,且在电子传递效率(ETR)、可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)等指标上较CK均能显著提高。生物炭和纳米二氧化硅联合施用可显著提高油菜叶片的叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白含量,而单施生物炭可显著提高叶绿素a和可溶性蛋白含量,单施纳米二氧化硅仅显著提高可溶性蛋白含量。综上,生物炭和纳米二氧化硅联合施用效果最佳,可显著提高油菜叶片的光合效率,优化反应中心的能量转运和利用,促进植株生长发育。

生物炭负载纳米零价铁对沉积物中十溴二苯乙烷去除效果及机制

新型溴代阻燃剂十溴二苯乙烷(DBDPE)已经成为目前最常用的溴代阻燃剂。随着DBDPE在各种环境介质中被普遍检测到,其环境污染和治理正引起广泛的关注。迄今为止,生物炭负载零价铁材料(nZVI/BC)去除沉积物中DBDPE的应用尚未见报道。利用甘蔗渣通过液相还原法制备nZVI/BC,研究nZVI/BC去除沉积物体系里DBDPE的动力学过程,并探究其作用机制,为利用碳基零价铁去除沉积物中DBDPE提供了科学依据和技术支持。研究发现增加材料投加量、含水量、反应温度和降低底物初始质量分数,均能提高DBDPE的去除效率。高剂量的nZVI/BC能提供更多的吸附位点,并增大与DBDPE的接触面积,从而吸附更多的DBDPE分子。DBDPE质量分数的增加,将进一步增加DBDPE分子间的竞争反应,导致DBDPE分子与nZVI/BC颗粒的接触率降低。大量的水可以提供更多的活性H,从而提高与DBDPE反应的机会。温度升高,分子运动增强,提高了nZVI/BC与DBDPE的接触频率,也提高了n ZVI的反应活性。SEM表征结果显示,生物炭(BC)的加入使纳米零价铁(n ZVI)均匀分散在生物炭的表面,改善了n ZVI的分散程度,提高了n ZVI的反应活性。红外吸收光谱FTIR检测结果表明反应后nZVI/BC表面的-OH的伸缩振动和-CH_(2)-的弯曲强度均减弱,Fe-CO特征峰消失,并且出现了C=C的伸缩振动峰。nZVI/BC的微孔及介孔结构和表面的Fe-O、-OH、-CH_(2)-、C-O、C-H、C=O和-COOH等基团均能为DBDPE提供吸附位点,且DBDPE苯环结构上的π电子可能与nZVI/BC表面上的阳离子形成π-电荷相互作用。GC-ECNI-MS检测结果表明DBDPE被nZVI/BC降解过程中可能脱溴生成八溴二苯乙烷,ECOSAR (Ecological Structure Activity Relationships)软件预测nZVI/BC对DBDPE的降解降低了母体的生物毒性。

微纳富磷生物炭对土壤-苏柳系统中Cu和Pb稳定性的影响

土壤重金属污染对生态环境和人类健康造成严重威胁,生物炭作为优秀土壤改良剂,与植物联合发挥作用,是修复受重金属污染的土壤的潜力途径。以动物源生物质骨粉为原料,采用高温裂解联合湿法球磨技术,制备了两种不同粒径(<75μm和<1.0μm)的富磷生物炭(BC和MBC)。通过大棚盆栽试验,考察不同施用剂量(0、0.5%、1.0%和2.0%,w%)的BC和MBC对重金属污染土壤中Cu和Pb的赋存形态及其在苏柳172(Salix jiangsuensis ‘172’)的积累和转运影响。主要结果如下:1)通过对两种粒径的富磷生物炭进行SEM-EDS-mapping、TEM、XRD和FT-IR等分析表征,证明了富磷生物炭为含有大量的羟基磷灰石的富炭固相材料,且球磨后的MBC的比表面积和孔体积较BC可分别提升5.93倍和4.65倍;2)施用BC和MBC均能有效降低土壤Cu和Pb的生物可利用态含量,且同等剂量MBC的效果更优。在添加2%BC和MBC条件下,Cu和Pb的生物可利用态含量较对照显著降低了6.41%、17.31%和8.84%、30.31%(P<0.05);3)添加BC和MBC均显著增加了苏柳172生物量(P<0.05),显著降低了苏柳172根部中Cu和Pb的含量(P<0.05),但对苏柳172积累Cu和Pb无显著影响(P>0.05);4)BC(0-2.0%)对苏柳172的Cu和Pb生物富集和转运能力无显著影响(P>0.05),而MBC(1.0%-2%)显著提升苏柳172对Cu和Pb的生物富集和转运能力(P<0.05),2.0%MBC可使Cu和Pb的TF值分别提升101.06%和25.16%。该文对了解微纳富磷生物炭联合树木修复Cu、Pb复合污染土壤具有重要意义,可为重金属污染土壤的生态修复提供科学依据。

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。

生物炭负载纳米零价铁对废旧薄膜太阳能电池中稀贵金属富集分离

本研究采用废弃生物秸秆作为原料,通过高温热解制备生物炭。随后,通过加入还原剂将零价铁纳米粒子修饰在生物炭材料上,获得零价磁性生物炭纳米复合材料。基于废旧薄膜太阳能电池中稀贵金属的有效回收问题,利用该复合材料实现了废旧薄膜太阳能电池中稀贵金属铟、镓、硒高效富集与分离。通过实验分析,复合材料对铟、镓、硒富集效率分别为13.5、23.4、18.9 mmol/g,铟、镓、硒加标平均回收率在93.0%~97.4%范围,相对标准偏差<10%,证实该方法在提取和回收废旧薄膜太阳能电池中的稀贵金属方面具有显著优势。

生物炭负载纳米铁活化过硫酸盐去除土壤中的五氯联苯

以污染土壤中检出量较高的PCB118为目标污染物,采用银杏叶提取液绿色合成纳米铁材料(nZVI)、玉米秸秆制备生物炭(BC),将nZVI负载在BC表面合成生物炭负载纳米零价铁复合材料(BC-nZVI),利用制备的BC-nZVI复合材料催化活化过硫酸盐(PS)去除土壤中PCB118。主要探讨了在生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐体系(BC-nZVI/PS)中复合材料BC-nZVI碳铁比及其投加量、PS浓度、pH值、温度等因素对PCB118去除速率的影响。结果表明,反应时间为24h时,碳铁比为2?1时BC-nZVI反应体系对土壤中PCB118去除效果优于其他3种比例。实验条件下,随着BC-nZVI的投加量由0.002 g增加到0.500 g,PS浓度由0.05 mol·L^(-1)增至0.35 mol·L^(-1),温度由15℃升高到45℃,土壤中PCB118的去除率分别增加了32.4%、10.6%及14.7%。随着溶液初始pH值由3升到9,土壤中PCB118的去除率降低了11.4%。单因素实验数据显示,在BC-nZVI的投加量为0.500 g,PS浓度为0.35 mol·L^(-1),pH值为3,温度为45℃的条件下,土壤中PCB118去除效果最佳。为分析不同因素及其交互作用对土壤中PCB118去除率的影响,采用Box-Behnken响应面法设计了三因素三水平试验,建立了PS浓度、温度和pH等3个变量的二次多项式回归模型,得到土壤中PCB118最佳去除条件为:PS浓度0.23 mol·L^(-1)、pH 3.11、温度45℃。在此条件下,土壤中的PCB118在BC-nZVI/PS体系中去除率为71.6%。实验验证结果与模型预测值的相对偏差<5%,表明可使用此模型对BC-nZVI/PS体系中PCB118的去除率进行预测。该研究可为土壤中PCB118污染治理提供一些基础数据,为绿色环保修复土壤中有机污染物提供理论参考。

红柳生物炭负载纳米零价铁对Cr(VI)的吸附特性及机理

以废弃红柳为原料,利用液相还原法制备了生物炭负载纳米零价铁复合材料(nZVI@TBC),研究不同投加量、pH、反应时间、初始浓度对nZVI@TBC吸附Cr(VI)的影响.通过SEM、BET、FTIR、XRD及XPS等技术进行机理分析,结果表明:制备的nZVI@TBC材料对nZVI具有较好的分散性;在Cr(VI)的初始浓度为50 mg/L、初始pH为3、吸附时间为120 min及投加量为4 g/L的条件下,最大理论吸附量为32.53 mg/g,nZVI@TBC对Cr(VI)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型;Cr(VI)的去除机理涉及静电作用、还原、共沉淀、络合作用以及与SiO_(2)的“π-π”相互作用.因此,nZVI@TBC复合材料具有应用于含Cr(VI)废水处理的潜力.

生物炭负载硫化纳米零价铁在修复土壤镉中的应用研究

Cd作为重金属污染物,具有高毒性、难去除的特点,对生态安全以及人类健康造成了极大威胁。本文以BC为载体负载硫化纳米零价铁(S-nZVI)制备了BC负载硫化纳米零价铁(BC/S-nZVI),用于Cd的修复。BC/S-nZVI对Cd修复期间,DTPA提取Cd的固化效率为82%,TCLP对Cd的固定效率为63.36%,说明BC/S-nZVI具有更好的固定化潜力,能够有效降低土壤中Cd的有效性,并减少Cd的溶解和环境风险。