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

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作者 刘东明 魏圆慧 +3 位作者 罗卿福 贾广昊 郭宇轩 毛艳玲 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1076-1085,共10页

【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... 【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。 展开更多

关键词 纳米生物炭 生物炭表征 土壤有机碳 镉形态

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纳米生物炭的制备方法比较及其特性研究 被引量：16

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作者 李琪瑞 许晨阳 +3 位作者 耿增超 王春丽 王强 李倩倩 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期3124-3134,共11页

本研究以常见农林废弃物—果木枝条、玉米秸秆和花生秸秆为原料,在350~550℃条件下热解制得五种本体生物炭;采用离心法、球磨法、球磨+离心法3种方法提取纳米生物炭,进而对本体生物炭和纳米生物炭的比表面积、元素含量、矿物组成和表面... 本研究以常见农林废弃物—果木枝条、玉米秸秆和花生秸秆为原料,在350~550℃条件下热解制得五种本体生物炭;采用离心法、球磨法、球磨+离心法3种方法提取纳米生物炭,进而对本体生物炭和纳米生物炭的比表面积、元素含量、矿物组成和表面化学性质等进行比较,以探究物料来源、热解温度和制备方法对纳米生物炭性质及稳定性的影响.与本体生物炭相比,球磨法制得的纳米生物炭比表面积增大1.36~6.94倍,但产物未达到纳米颗粒级别,且在水体中稳定性较弱;球磨+离心法制得的纳米生物炭直径为70.06~103.43nm,在水体中稳定性强;离心法制备的纳米生物炭各项指标均不如其他两种方法.纳米生物炭的产率为2.27%~34.80%,且产率随温度的升高而降低.与本体生物炭相比,纳米生物炭含有更多的羟基等含氧官能团和更少的脂肪碳链.与果木枝条制备的纳米生物炭相比,玉米秸秆和花生秸秆来源的纳米生物炭产率高,但水稳性较差,易发生凝聚.果木枝条来源的纳米生物炭碳酸盐等碱性矿物含量丰富,且由于颗粒表面含氧官能团数量多而zeta电位绝对值高,悬液可以稳定分散.不同方法制备得到的纳米生物炭优缺点各异:球磨法制得的纳米生物炭比表面积更大;球磨+离心法制备的玉米和花生秸秆纳米生物炭的产率更高;低温热解果木炭提取的纳米生物炭水稳性更强. 展开更多

关键词 纳米生物炭 球磨法 高速离心法 水稳性

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纳米生物炭对铵态氮的吸附-解吸效果研究 被引量：2

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作者 纪文婕 孙一迪 +2 位作者 韩正砥 谢基淦 周明耀 《节水灌溉》 北大核心 2022年第12期92-97,102,共7页

为研究纳米生物炭对铵态氮的吸附-解吸效果,以稻草秸秆为原料制得本体生物炭,并采用球磨法制备纳米生物炭,通过室内吸附-解吸试验与模型模拟相结合的方法开展研究。结果表明:相对于本体生物炭,纳米生物炭对铵态氮的吸附-解吸效果均表现... 为研究纳米生物炭对铵态氮的吸附-解吸效果,以稻草秸秆为原料制得本体生物炭,并采用球磨法制备纳米生物炭,通过室内吸附-解吸试验与模型模拟相结合的方法开展研究。结果表明:相对于本体生物炭,纳米生物炭对铵态氮的吸附-解吸效果均表现出极显著的优势。纳米生物炭对铵态氮的吸附量随其投加量和初始溶液氮浓度的增大呈增加趋势,随后趋于平衡;其在pH为7的条件下对铵态氮的吸附效果最好;吸附时间为210 min时,吸附反应达到动态平衡。纳米生物炭对铵态氮的最大吸附量为6.91 mg/g,是相同条件下本体生物炭吸附量的2倍。纳米生物炭对铵态氮的吸附等温线和吸附动力学过程更适合用Langmuir方程和准二级动力学方程描述。纳米生物炭在解吸时间为240 min时,解吸反应达到动态平衡。纳米生物炭最大解吸量为6.051 mg/g,是相同条件下本体生物炭解吸量的1.9倍。准二级动力学方程能更好地描述纳米生物炭对铵态氮的动态解吸过程。纳米生物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,解吸过程可以看作是吸附反应的逆向过程。研究结果可为田间施用纳米生物炭减少氮素流失、提高氮肥利用率提供理论依据。 展开更多

关键词 本体生物炭 纳米生物炭 生物炭种类 吸附 解吸 铵态氮初始浓度 吸附时间 初始p H值 生物炭投加量

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不同温度下纳米生物炭对农村分散式养殖废水净化效果研究 被引量：1

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作者 才硕 张丽 +4 位作者 时红 文阳平 黄纯轮 姜成名 陈昱 《江西农业学报》 CAS 2020年第7期72-76,共5页

生物炭作为一种新型吸附剂,已逐步在污水治理中得到应用,并成为当前研究热点。针对农村分散式小型养殖场污水排放特征,以纳米生物炭为试验材料,探究了不同温度条件下纳米生物炭对养殖废水的吸附净化效果。结果表明:温度和处理时间对纳... 生物炭作为一种新型吸附剂,已逐步在污水治理中得到应用,并成为当前研究热点。针对农村分散式小型养殖场污水排放特征,以纳米生物炭为试验材料,探究了不同温度条件下纳米生物炭对养殖废水的吸附净化效果。结果表明:温度和处理时间对纳米生物炭的吸附效果产生一定影响,COD、NH 3-N、TN、TP的吸附量均随温度和处理时间的增加而增加,最大吸附量为35℃处理后的第7天,分别为59.42、16.28、18.98、0.88 mg/g;当环境温度超过20℃时,纳米生物炭对COD、NH 3-N、TN的吸附效果随处理时间的增加而明显增强,而TP则在处理后第1天达到明显效果后而逐渐趋于稳定。由此可知,纳米生物炭净化畜禽养殖废水的适宜温度为20~35℃。 展开更多

关键词 纳米生物炭 温度 吸附能力 畜禽养殖废水

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紫外老化作用对纳米生物炭吸附环丙沙星的影响机制

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作者 马锋锋 薛之一 赵保卫 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2203-2210,共8页

纳米生物炭的老化行为在自然环境中是不可避免的,然而老化作用对纳米生物炭吸附污染物的影响机制尚不清楚.采用模拟光照老化,通过元素分析、扫描电镜、透射电镜和红外光谱分析老化前后纳米生物炭的组成和结构特性变化,探究了老化纳米生... 纳米生物炭的老化行为在自然环境中是不可避免的,然而老化作用对纳米生物炭吸附污染物的影响机制尚不清楚.采用模拟光照老化,通过元素分析、扫描电镜、透射电镜和红外光谱分析老化前后纳米生物炭的组成和结构特性变化,探究了老化纳米生物炭对环丙沙星(CIP)的吸附机制以及溶液p H值和纳米生物炭浓度梯度对吸附的影响.结果表明,老化作用使纳米生物炭C元素含量降低,O元素含量增加,极性增强,芳香性和粒径降低.老化前后纳米生物炭对CIP的吸附在很大程度上取决于溶液p H值,酸性条件下溶液p H值的增加更有利于CIP的吸附.纳米生物炭浓度梯度影响研究表明,纳米生物炭在低浓度条件下更有利于CIP的吸附.老化前后纳米生物炭对CIP的吸附更符合准二级动力学模型,Langmuir模型能更好地描述CIP在老化前后纳米生物炭上的吸附行为,最大吸附量分别为607.69 mg·g^(-1)和920.73 mg·g^(-1),老化纳米生物炭对CIP的吸附性能优于纳米生物炭,且主要的吸附机制为孔隙填充、静电作用和氢键作用.紫外老化作用增强了纳米生物炭对CIP的吸附性能. 展开更多

关键词 老化作用 纳米生物炭 环丙沙星 吸附机制 环境行为

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球磨纳米生物质炭在饱和多孔介质中的迁移与滞留机制

6

作者 樊建新 唐文巧 +1 位作者 吴兴钰 石姣 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期849-856,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 球磨纳米生物质炭 柱试验 迁移与滞留 作用机制 DLVO理论 迁移模型

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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：2

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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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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 被引量：1

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作者 闫敏琪 韩玉 +1 位作者 杨淳轲 史惠祥 《浙江大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期355-369,共15页

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... 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。 展开更多

关键词 纳米零价铁 类芬顿反应 亚甲基蓝 生物炭负载纳米零价铁

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生物炭载纳米零价铁活化过硫酸盐降解土壤中的萘

9

作者 黄孔月 张淇翔 +2 位作者 冯启言 周来 朱雪强 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1429-1437,共9页

生物炭载纳米零价铁(MBC@nZVI)活化过硫酸钠(PS)是土壤污染修复技术的研究热点,重点对MBC@nZVI活化PS降解土壤中的萘和MBC@nZVI、PS的扩散进行研究。采用批实验考察了MBC@nZVI+PS质量分数、水土比、有机质含量及苯对萘降解的影响;采用... 生物炭载纳米零价铁(MBC@nZVI)活化过硫酸钠(PS)是土壤污染修复技术的研究热点,重点对MBC@nZVI活化PS降解土壤中的萘和MBC@nZVI、PS的扩散进行研究。采用批实验考察了MBC@nZVI+PS质量分数、水土比、有机质含量及苯对萘降解的影响;采用砂箱实验研究了MBC@nZVI、PS在土壤中的扩散及萘的降解。结果表明,水土比为0.50 mL∶1.00 g时,MBC@nZVI+PS的质量分数增加到2.0%,萘的降解率可提高到87.7%;有机质质量分数为1.0%时萘降解速率最快;苯浓度越高对萘的降解抑制程度越明显。MBC@nZVI活化PS体系能有效修复注射管周围半径5 cm,深度6 cm区域内的萘污染土壤;MBC@nZVI和Fe 2+的迁移受限是萘降解的主要限制因素。研究结果可为MBC@nZVI活化PS技术在有机污染土壤修复中的工程应用提供参考。 展开更多

关键词 土壤 萘 生物炭载纳米零价铁 过硫酸钠

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生物炭负载锰掺杂纳米四氧化三铁吸附除锑研究

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作者 闫敏琪 杨勇 +1 位作者 杨淳轲 史惠祥 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期41-46,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 锑 印染废水 吸附 生物炭负载锰掺杂纳米四氧化三铁

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生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解水中菲的性能研究 被引量：1

11

作者 周来 王一臣 +2 位作者 李丹琼 张洁慧 朱雪强 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4283-4294,共12页

生物炭负载纳米铁(BC@nZVI)是一种新型的高效非均相活化材料,可活化过硫酸盐(PS)进行原位化学氧化,去除焦化场地等复杂污染场地中的多环芳烃。针对BC@nZVI活化PS对菲(PHE)降解性能及影响因素,基于液相还原法制备BC@nZVI,采用BET比表面... 生物炭负载纳米铁(BC@nZVI)是一种新型的高效非均相活化材料,可活化过硫酸盐(PS)进行原位化学氧化,去除焦化场地等复杂污染场地中的多环芳烃。针对BC@nZVI活化PS对菲(PHE)降解性能及影响因素,基于液相还原法制备BC@nZVI,采用BET比表面积测试、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射技术、傅里叶变换红外光谱等表征BC@nZVI的孔隙结构、表观形貌、元素分布、结构形态、物相组成、官能团等特性,研究BC@nZVI铁碳比、BC@nZVI投加量、PHE初始浓度、PS浓度等因素对BC@nZVI活化PS降解PHE的影响。采用准一级动力学模型评估PHE的降解动态,采用电子顺磁共振(EPR)确定BC@nZVI/PS体系中的自由基。研究结果表明,BC可有效负载nZVI并缓解nZVI的团聚,有利于提高对PS的活化效率;铁碳比为1:4(质量比)的BC@nZVI活化PS降解PHE的效果最优,在PHE初始质量浓度为1 mg/L、PS浓度为1.6 mmol/L、BC@nZVI投加量为0.6 g/L的最佳条件下,PHE的降解率达到94.59%。PHE的降解率随着PHE初始质量浓度的升高而降低;在酸性环境下的PHE降解效果优于中性及碱性环境下的PHE降解效果。BC@nZVI/PS体系中的活性物种主要有SO_(4)~-·、·OH和O_(2)~-·。 展开更多

关键词 生物炭负载纳米零价铁 过硫酸盐 菲 活化 原位化学氧化

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微纳米含氮秸秆生物炭对Pb^(2+)的吸附特性与机理 被引量：1

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作者 李荭荭 陈欣洁 +4 位作者 叶燕清 杨浙湘 黄兴洲 周曦 张温尔 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1346-1355,共10页

将玉米秸秆生物炭进行改性制备得到微纳米含氮生物炭(NBC),并与目前研究较多的铁改性生物炭(FeBC)和巯基改性生物炭(SBC)进行比较,利用扫描电镜(SEM)、BET比表面积测试法等技术对改性生物炭进行表征,通过批量吸附试验分析NBC对Pb^(2+)... 将玉米秸秆生物炭进行改性制备得到微纳米含氮生物炭(NBC),并与目前研究较多的铁改性生物炭(FeBC)和巯基改性生物炭(SBC)进行比较,利用扫描电镜(SEM)、BET比表面积测试法等技术对改性生物炭进行表征,通过批量吸附试验分析NBC对Pb^(2+)的吸附行为,比较吸附前后生物炭表面官能团的变化,并结合连续解吸试验探讨NBC对Pb^(2+)的吸附机制。结果表明,NBC的比表面积和总孔体积分别是未改性生物炭的6.30和2.68倍,且与未改性生物炭相比,NBC芳香性增强、亲水性和极性减弱。3种改性生物炭对Pb^(2+)的吸附能力表现为NBC>FeBC>SBC。NBC对Pb^(2+)的等温吸附过程更符合Langmuir模型,为单分子层吸附,最大吸附量为148.25 mg·g^(-1),分别是FeBC和SBC的1.68和1.93倍。NBC对Pb^(2+)的动力学吸附过程更符合准二级动力学模型(R^(2)=0.9524),表明该过程以化学吸附为主。NBC对Pb^(2+)的吸附机制主要有离子交换、络合、阳离子-π键作用以及沉淀作用等。连续解吸结果表明,NBC对Pb^(2+)的吸附较稳定,各吸附方式的贡献率表现为氢键结合(57.98%)>离子交换(29.98%)>络合(11.95%)>物理吸附(0.10%)。微纳米含氮玉米秸秆生物炭对水体中Pb^(2+)的吸附效果优于铁改性生物炭和巯基改性生物炭。 展开更多

关键词 微纳米含氮生物炭 改性 铅 吸附

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纳米零价铁磁性生物炭对水中2,4,6-三氯酚吸附机理及动力学研究 被引量：3

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作者 韦学玉 刘志刚 徐晓平 《河南城建学院学报》 CAS 2016年第5期73-77,共5页

利用黄豆壳合成纳米零价铁磁性生物炭（n ZVI-MBC）材料,运用X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对其理化性质进行表征,探讨其对2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-TCP）吸附机制,并考察溶液p H和n ZVI-MBC投加量等因素对吸附效果的影响。表... 利用黄豆壳合成纳米零价铁磁性生物炭（n ZVI-MBC）材料,运用X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对其理化性质进行表征,探讨其对2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-TCP）吸附机制,并考察溶液p H和n ZVI-MBC投加量等因素对吸附效果的影响。表征结果显示：n ZVI-MBC成功负载了α-Fe,且颗粒近似球形,呈团聚状。实验结果表明：n ZVI-MBC在p H为5～8出现阶段性吸附,吸附效果较好。n ZVI-MBC对2,4,6-TCP的吸附与二级动力学模型拟合度较好,且符合Langmuir吸附等温线方程,吸附过程主要受快速反应控制,降低反应温度有利于生物炭对水中2,4,6-TCP的吸附。 展开更多

关键词 纳米零价铁磁性生物炭 黄豆壳 2 4 6-三氯酚 吸附

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生物炭纳米复合材料去除环境中有机污染物研究进展 被引量：10

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作者 代文静 胡健 +2 位作者 吴攀 刘涛泽 卢然 《地球与环境》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期395-403,共9页

近年来,生物炭在环境修复、固碳、土壤改良等方面的得到广泛应用,与纳米材料联合制备的新型生物炭纳米复合材料使原生生物炭的比表面积、孔隙结构、官能团、催化降解能力等方面都有了较大改善,具有更好的可持续性和高效性,对环境中有机... 近年来,生物炭在环境修复、固碳、土壤改良等方面的得到广泛应用,与纳米材料联合制备的新型生物炭纳米复合材料使原生生物炭的比表面积、孔隙结构、官能团、催化降解能力等方面都有了较大改善,具有更好的可持续性和高效性,对环境中有机污染物具有良好的去除能力。本文介绍了生物炭纳米复合材料的不同制备工艺,重点阐述了生物炭纳米复合材料对不同环境介质中有机污染物的去除机理及应用,为后续生物炭纳米复合材料在环境修复应用的工程化和商业化提供理论依据和技术参考。 展开更多

关键词 生物炭纳米复合材料 有机污染物 吸附机理 应用

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3种新型改性玉米秸秆生物炭对Cd~(2+)吸附特性的比较 被引量：1

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作者 陈欣洁 叶燕清 +4 位作者 杨浙湘 黄兴洲 周曦 张温尔 李荭荭 《安徽农业大学学报》 CAS CSCD 2023年第6期1006-1012,共7页

为比较3种新型改性生物炭对溶液中镉(Cd)的吸附行为,以玉米秸秆生物炭为原料,制备巯基改性生物炭(S-BC)、铁改性生物炭(Fe-BC)和氮掺杂生物炭(N-BC),分析改性前后生物炭的元素组成、比表面积、表面官能团等性质的变化,通过系统的吸附试... 为比较3种新型改性生物炭对溶液中镉(Cd)的吸附行为,以玉米秸秆生物炭为原料,制备巯基改性生物炭(S-BC)、铁改性生物炭(Fe-BC)和氮掺杂生物炭(N-BC),分析改性前后生物炭的元素组成、比表面积、表面官能团等性质的变化,通过系统的吸附试验,比较3种改性生物炭对Cd的吸附性能和作用机理。结果表明:与未改性生物炭(BC)相比,N-BC和Fe-BC比表面积分别增加了6.3和9.0倍,总孔体积分别增加了2.68和4.08倍。S-BC因改性后表面光滑,使得生物炭比表面积减小,但其表面官能团变化明显,S-BC在2 977 cm^(-1)处出现新的吸收峰对应脂肪族(C-H)的伸缩振动,而且在1 089 cm^(-1)、1 044 cm^(-1)位置出现双特征吸收峰。3种生物炭对Cd^(2+)的吸附主要为化学吸附过程为主,且Langmuir吸附等温线模型所拟合的热力学吸附优于Freundlich吸附等温模型,推测N-BC、Fe-BC、S-BC 3种生物炭对Cd^(2+)的吸附过程为单分子层物理吸附。通过Langmuir模型计算可以得到几种生物炭对Cd^(2+)最大吸附量表现为Fe-BC (69.11 mg·g^(-1))>N-BC (61.92 mg·g^(-1))>S-BC (53.85 mg·g^(-1))>BC (40.34 mg·g^(-1))。 展开更多

关键词 巯基改性生物炭 铁改性生物炭 微纳米含氮生物炭 镉 吸附行为

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纳米零价铁改性生物炭对污染土壤中Cd稳定化效果及作用机制研究 被引量：4

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作者 许亚琼 王雪佳 +2 位作者 李荣华 肖然 张增强 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2478-2487,共10页

为研究纳米零价铁改性生物炭(nZVI-BC)对土壤镉(Cd)的长效稳定机制,特别是生物炭(BC)老化过程中nZVI-BC与Cd的界面相互作用,本研究以玉米秸秆为原料制备了nZVI-BC,采用批吸附与养护试验相结合的方法并利用现代光谱分析手段探究了nZVI-B... 为研究纳米零价铁改性生物炭(nZVI-BC)对土壤镉(Cd)的长效稳定机制,特别是生物炭(BC)老化过程中nZVI-BC与Cd的界面相互作用,本研究以玉米秸秆为原料制备了nZVI-BC,采用批吸附与养护试验相结合的方法并利用现代光谱分析手段探究了nZVI-BC对液相Cd(Ⅱ)的吸附和对土壤中Cd的稳定化效果与作用机制。结果表明:nZVI负载显著提高了生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附能力,nZVI-BC对Cd(Ⅱ)的饱和吸附量是BC的4.3倍(125.5 mg·g^(-1)vs 23.61 mg·g^(-1))。nZVI-BC对Cd(Ⅱ)的吸附更符合伪二级动力学方程,吸附过程以化学吸附为主;其等温吸附更符合Langmuir模型,属于单层吸附。随着养护时间的增加,生物炭表面的Cd负载量逐渐增加,老化后BC表面形成的含氧官能团是Cd饱和吸附力增加的主要原因。相比而言,nZVI-BC上Cd的负载量呈先增加后逐渐降低的趋势。沉淀与表面络合是nZVI-BC固定土壤中Cd的主要机制,而Fe含量的降低和Fe的氧化则是导致其Cd固定量降低的主要原因。尽管如此,nZVI-BC对Cd的吸附仍保持在较高水平且远高于BC。综上所述,nZVI-BC可以作为一种能够适用于中度污染农田中Cd修复的高效稳定化材料。 展开更多

关键词 CD 纳米零价铁改性生物炭(nZVI-BC) 污染土壤修复 稳定化机制

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炭铁材料修复三氯乙烯污染地下水的性能 被引量：1

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作者 严芳敏 郭明帅 王菲 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期825-831,共7页

采用生物炭(BC)为载体的纳米零价铁复合材料作为可渗透反应墙系统(PRB)中的反应介质,通过柱实验和渗透实验,研究了生物炭负载纳米零价铁(BC-nZVI)对三氯乙烯(TCE)的去除效果和炭铁复合材料在长期水流作用下的渗透性能.结果表明:炭铁复... 采用生物炭(BC)为载体的纳米零价铁复合材料作为可渗透反应墙系统(PRB)中的反应介质,通过柱实验和渗透实验,研究了生物炭负载纳米零价铁(BC-nZVI)对三氯乙烯(TCE)的去除效果和炭铁复合材料在长期水流作用下的渗透性能.结果表明:炭铁复合材料对TCE的去除率在2h内可达到90%以上,10h时接近100%,随着炭铁复合材料的消耗,去除率逐渐降低,但在24h内仍能保持显著的修复效果,去除率保持在90%以上,72h后降为73.96%.PRB系统中反应介质材料在长期水流作用下出现明显的迁移,炭铁复合材料的稳定性随着炭铁比的减小而降低.5BC-1nZVI材料在持续3d的渗流作用下,其迁移流失率最低,相比纯BC材料的迁移流失情况具有明显的改善效果.微观结果表明球磨法可成功合成炭铁复合材料,合成后的nZVI颗粒存在一定程度的氧化,与TCE接触反应后的炭铁复合材料由于降解产物的附着,炭铁复合材料的表面会形成一层白色薄膜,孔径变小,进而炭铁复合材料对TCE的去除性能降低. 展开更多

关键词 生物炭/纳米零价铁 三氯乙烯 可渗透反应墙 地下水

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ZrO_(2)/生物炭纳米复合物催化转移氢化制备γ-戊内酯

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作者 张奇峰 张振杰 +2 位作者 刘梦影 潘剑 禹兴海 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1621-1631,共11页

γ-戊内酯(GVL)是重要的生物质基平台化合物。通过催化转移氢化反应将乙酰丙酸转化为GVL是生物质转化领域的重要反应。本实验利用具有多级孔道结构的生物炭(BC)作为载体、氯氧化锆为前驱体,通过溶胶水热反应,制备了一种ZrO_(2)/生物炭... γ-戊内酯(GVL)是重要的生物质基平台化合物。通过催化转移氢化反应将乙酰丙酸转化为GVL是生物质转化领域的重要反应。本实验利用具有多级孔道结构的生物炭(BC)作为载体、氯氧化锆为前驱体,通过溶胶水热反应,制备了一种ZrO_(2)/生物炭纳米复合物,利用红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、比表面分析(BET)、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和光电子能谱(XPS)等技术手段对其结构进行了表征,并研究了该复合物催化转移氢化乙酰丙酸制备GVL的能力。结果表明,生物炭载体自身所具有的高比表面积和多级孔道结构,能够促进纳米ZrO_(2)颗粒稳定分散。在Zr;物种和生物炭载体协同作用下,ZrO_(2)/BC纳米复合物表现出优异的催化转移氢化活性,能够在温和条件下,快速、高效地将乙酰丙酸转化为GVL。在最优化反应条件下,乙酰丙酸的转化率最高达94.8%,GVL选择性最高达87.5%。此外,该复合物可通过过滤回收,循环使用5次后仍然能够保持较好的催化活性。 展开更多

关键词 催化转移氢化 乙酰丙酸 γ-戊内酯 ZrO_(2)/生物炭纳米复合物

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修复氯代烃污染的生物炭负载纳米零价铁制备条件优化实验 被引量：3

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作者 王祥 邓绍坡 +1 位作者 李川 万金忠 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1626-1632,共7页

通过液相还原法制备花生壳生物炭负载纳米零价铁材料(nZVI/BC),并采用元素分析、比表面积和扫描电镜等多种表征方法以获得其结构性质,研究了nZVI/BC材料对3种常见的氯代有机污染物(三氯甲烷、氯苯、三氯乙烯)混合配制的模拟地下水中污... 通过液相还原法制备花生壳生物炭负载纳米零价铁材料(nZVI/BC),并采用元素分析、比表面积和扫描电镜等多种表征方法以获得其结构性质,研究了nZVI/BC材料对3种常见的氯代有机污染物(三氯甲烷、氯苯、三氯乙烯)混合配制的模拟地下水中污染物的去除效果。结果表明,300℃热解的花生壳生物炭(BC)收益率最高,为44.07%,结构上相对而言保存较完整;纳米零价铁(nZVI)在花生壳BC表面负载较均匀,没有出现大的团聚,呈现链状结构。投加量相同时,炭铁质量比为2∶1的复合材料对混合污染物的整体去除效果较好,对三氯甲烷的去除率为66.59%,三氯乙烯为72.40%,氯苯为74.85%。 展开更多

关键词 生物炭 生物炭负载纳米零价铁 氯代污染物 地下水

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天然有机质和不同pH环境对纳米黑炭的迁移行为影响及作用机制 被引量：7

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作者 杨美红 李志雄 +2 位作者 刘雨嫣 马少强 陈家玮 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期113-120,共8页

作为典型的黑炭,近年来生物炭的应用发展受到人们广泛关注。由于生物炭施加在土壤中,在表生地球化学长期作用下,会有部分逐渐破碎变小,直至微米、纳米级别,在土壤或水体中迁移,因此,对生物炭、特别是活性更强的纳米级生物炭的迁移性研... 作为典型的黑炭,近年来生物炭的应用发展受到人们广泛关注。由于生物炭施加在土壤中,在表生地球化学长期作用下,会有部分逐渐破碎变小,直至微米、纳米级别,在土壤或水体中迁移,因此,对生物炭、特别是活性更强的纳米级生物炭的迁移性研究具有十分重要的意义,而关于纳米级生物炭的迁移性研究目前十分匮乏。通过石英砂柱中纳米生物炭的柱迁移实验,获得天然有机质和不同pH值(4、7、10)条件下的穿透曲线和空间滞留曲线,研究影响作用机制。结果表明:天然有机质(腐殖酸)能增强纳米生物炭的迁移性,中碱性pH环境也有助于其迁移。一方面纳米炭的分散性得到改善,另一方面腐殖酸和碱性环境有助于增加纳米炭和石英砂介质的颗粒表面负电荷,增大Zeta电位值(负值),从而使颗粒间静电排斥力增强,有助于纳米炭的迁移。研究结果对深入理解生物炭在自然界中地球化学迁移行为及其吸附污染物后的潜在迁移风险具有重要意义。 展开更多

关键词 纳米生物炭 迁移 柱实验 腐殖酸 环境pH值

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