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生物炭吸附重金属污染物的研究进展

1研究背景生物炭(Biochar)最早被人们熟悉和利用起源于亚马逊地区的古代印第安人对于制陶术和木炭技术的应用。他们将田间的有机物质残体燃烧制得的产物施用于土壤中,以提高土壤的肥力和持水力[1]。由于生物炭对于土壤肥力等方面的影响,使越来越多的研究学者将生物炭视为土壤改良剂关注生物炭的环境应用。近几年,科研人员在关注生物炭作为土壤修复剂提高土壤肥力和土壤稳定性的同时,还把研究的方向转向其对土壤和水体污染物的修复方面,作为新型吸附剂,吸附固定土壤或者水体中的重金属污染物成为研究学者们广泛研究的方向。生物炭的定义较多,较为普遍的定义为:生物质材料(例如木头、粪便或者叶片)在密闭空间或者缺氧条件下,经过相对较低的温度(小于700℃)热解产生的一种含碳丰富的产物[1]。它是环境黑炭(black carbon)的一种,普遍存在于土壤和沉积物等环境介质中[2]。国际生物碳联盟(International Bio-char Initiativ...  (本文共9页) 阅读全文>>

河北师范大学
河北师范大学

共热解法制备ZnCl_2改性生物炭及其吸附性能

生物炭作为一种环境友好的新型吸附剂在污水处理方面具有优异的效果。生物炭的共热解改性是指预先用外源添加剂与生物质充分混匀、再置于高温炉内进行热裂解。该方法是提高或赋予生物炭特定性能的一条重要途径,可以提高生物炭的比表面积,改善中孔或微孔的结构,赋予生物炭磁性等。本研究为制取高效的环境修复材料,发展了一种ZnCl2与生物质共热解的方法制取生物炭,研究了其对污染物的消除作用,并对其适用范围和实际应用进行了拓展研究,主要研究成果如下:1、ZnCl2共热解改性水曲柳生物炭的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附作用以水曲柳生物质为原料,采用ZnCl2溶液预浸渍-共热解的方法制备了改性水曲柳生物炭基吸附剂。利用N2吸附-脱附等温线、CV、FSEM、FTIR、XRD、Boehm滴定和pH漂移实验等手段对所得材料进行了表征,并以Pb(Ⅱ)为重金属模型污染物,研究了所得生物炭基吸附剂对Pb(Ⅱ)的吸附特性和机理,结果表明:(1)ZnCl2与水曲柳生物质预浸渍...  (本文共89页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
湖南大学

改性生物炭的表征特性及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

生物炭是指在厌氧或缺氧条件下,由农林废弃生物质高温热解制备的一类富碳物质,是一种潜在的广适性经济型水体重金属污染吸附剂。为了进一步优化生物炭的理化性质和表面构造,提升生物炭的吸附性能,本研究对生物炭进行改性修饰处理,采用甘蔗渣为生物炭原料,六水合硝酸锌为改性修饰物质,制备改性生物炭纳米复合吸附剂用于去除水溶液中的Cr(VI)离子。一种改性修饰技术被用来合成以甘蔗渣为原材料的锌-生物炭纳米复合材料,改性后的新型吸附剂(Zn-biochar)对六价铬的去除效率是改性前(pristine biochar)的1.2-2.0倍。采用傅立叶转换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、比表面积和孔径分析(BET)、X射线光电子能谱(XPS)等技术分析了改性材料的物理和化学特征。本研究设计了批量实验探索改性生物炭的特性以及对六价铬的吸附性能。结果表明,吸附动力学数据符合二级动力学方程,吸附等温线数据满足Freundlich模型。热...  (本文共64页) 本文目录 | 阅读全文>>

南开大学
南开大学

高效诱变菌与生物炭复合修复重金属污染土壤的研究

生物强化技术作为土壤重金属污染的一种原位修复手段,近年来成为环境领域的研究热点。菌种及外来营养源的选择共同决定了修复技术的成败。本文以枯草芽孢杆菌经紫外诱变所获高耐镉菌株B38作为活性菌,以玉米秸秆和猪粪2种农业废弃物为原材料制备的2种生物炭(分别记为CBC和PBC)作为微生物载体,分别研究了上述材料对镉(Cd)、铬(Cr)、汞(Hg)和铅(Pb)4种典型重金属离子的吸附能力及环境条件对吸附的影响;利用盆栽实验确认了生物强化技术的修复效果;并通过傅里叶变换-红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、DNA扩增—变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)、荧光标记技术等手段,对吸附剂形貌、表面元素组成及官能团变化、外源微生物和土著微生物生长情况等进行了系统的解析,为阐明载体—微生物强化固定土壤重金属机制提供了理论依据与技术手段。主要研究结果包括:(1)诱变菌B38对3种重金属阳离子普遍表现出高亲和力,...  (本文共182页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州交通大学
兰州交通大学

生物炭对黄土中镉的吸附—固定化作用及植物有效性影响及其机制

随着城市化和工业化的快速发展,土壤重金属污染的不断加剧已经成为不容忽视的环境问题。生物炭(Biochar)是生物质在限氧条件下热解制备的富碳颗粒。生物炭由于其具有丰富的表面官能团和发达的孔隙结构等特征使其对重金属具有较强的吸附固定化性能,生物炭作为固定化材料修复重金属污染土壤已成为环境和土壤领域的研究热点之一。论文简要介绍了土壤重金属污染及其修复技术研究进展,重点评述了生物炭吸附重金属的特性及机制和生物炭在重金属污染土壤固定化修复中的应用研究进展。针对生物炭施加到黄土后对重金属的吸附固定性能与生物炭结构之间的构效关系尚不明确,生物炭施加对黄土中重金属镉(Cd)的植物有效性与植物吸收Cd含量的相关关系不清等问题,本文选择玉米秸秆生物质为代表制备生物炭,通过SEM-EDS、FTIR、XRD、XPS、比表面积测定和元素分析等手段表征了生物炭的表面性质和结构特征;研究了生物炭对Cd的吸附特性和机制,探讨了生物炭对共存重金属的竞争吸附机制...  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

湖南大学
湖南大学

壳聚糖改性材料制备及其对水溶液中重金属离子的吸附性能及机理研究

近年来,含重金属废水的排放量越来越大,重金属污染问题已经越来越引起人们的重视。废水中的重金属离子在生物体内残留时间长、毒性大、不易被生物降解,对水生生物和人体健康有较大的危害作用。壳聚糖是一种天然高分子化合物,是甲壳素经过脱乙酰作用得到的一种聚合物,壳聚糖分子链中含有丰富的羟基、羧基和氨基等活性官能团,可以和多种重金属离子发生配位反应,形成配位化合物,显著增强吸附剂的吸附能力。同时,由于壳聚糖具有获取方便、成本低廉、无毒、不产生二次污染等优点,被广泛应用于处理重金属废水。但由于壳聚糖在酸性环境下易流失且回收困难,化学稳定性及机械强度较低,在一定程度上限制了其在重金属废水处理领域的应用。为了克服壳聚糖的这种缺陷,本文围绕壳聚糖治理水体重金属污染物展开。以水溶液中的重金属Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)为目标污染物,通过交联、固定、接枝复合等方法,对壳聚糖进行了化学改性,共制备了四种改性壳聚糖吸附剂,应用于含铜、铬、铅废水的处理。...  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>