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氨化烟末生物碳吸附剂的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附行为

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复合材料学报 2022年第1期39卷 222-231页

作者：杨金辉胡世琴杨斌谢水波雷增江李聪南华大学土木工程学院湖南421001

以卷烟废弃烟末为原材料,对其进行碳化处理后再引入氨基功能团制备氨化烟末生物碳吸附剂(NH_(2)/TPB),研究p H、投加量、温度、吸附时间对NH_(2)/TPB吸附Cr(Ⅵ)的影响。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)... 详细信息

以卷烟废弃烟末为原材料,对其进行碳化处理后再引入氨基功能团制备氨化烟末生物碳吸附剂(NH_(2)/TPB),研究p H、投加量、温度、吸附时间对NH_(2)/TPB吸附Cr(Ⅵ)的影响。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术进行机制分析。结果表明:初始浓度为210 mg/L、pH=4、投加量为0.8 g/L、温度为45℃、吸附时间为120 min时,NH_(2)/TPB对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为103.627 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。Cr(Ⅵ)吸附去除机制主要包括静电相互作用、还原反应以及与-NH_(2)、-OH、-COOH的配位络合,与Si-O-Si的"π-π"相互作用。通过5次吸附-解吸试验发现,Cr(Ⅵ)去除率在82.88%以上。研究表明氨化烟末生物碳具备处理与修复酸性含Cr(Ⅵ)废水污染的潜力。

关键词：吸附 Cr(Ⅵ) 氨化烟末生物碳机理

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生物碳和土壤性质对乙草胺吸附行为的影响

环境工程学报 2015年第5期9卷 2473-2478页

作者：张桂香何秋生王晶黄川原高美玲王珍段明明刘希涛太原科技大学环境与安全学院太原030024 北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室北京100875

生物碳施加到土壤中可能会影响污染物的环境归趋,而吸附作用是其关键控制因素,为此,本研究考察了400、500和600℃下制备的玉米秸秆生物碳(分别记作CS400、CS500和CS600)和土壤性质对乙草胺吸附行为的影响。结果表明,生物碳和土壤对乙草... 详细信息

生物碳施加到土壤中可能会影响污染物的环境归趋,而吸附作用是其关键控制因素,为此,本研究考察了400、500和600℃下制备的玉米秸秆生物碳(分别记作CS400、CS500和CS600)和土壤性质对乙草胺吸附行为的影响。结果表明,生物碳和土壤对乙草胺的吸附等温线符合Freundlich模型(R2≥0.99)。随着生物碳热解温度的升高(从CS400到CS600),生物碳吸附乙草胺的非线性指数n值减小且log KOC值增大,说明吸附非线性程度和吸附能力增强,这是因为生物碳炭化程度增强(H/C原子比减小),疏水性增强(O/C原子比减小)和比表面积增大而有利于对乙草胺的吸附,吸附机制以表面吸附为主(比如疏水作用、π-πEDA作用和孔填充作用)。然而,土壤吸附乙草胺的n值(0.95)接近1.0,说明该吸附作用几乎是线性吸附,以分配作用机制为主。3种生物碳对乙草胺的吸附能力都高于土壤,特别是CS600对乙草胺的吸附能力(log KOC)比土壤及文献报道的土壤和沉积物高一个数量及以上,说明生物碳可能会有效保留土壤中的乙草胺而降低其迁移性。

关键词：生物碳土壤吸附乙草胺

海藻酸钙@Fe_3O_4/生物碳磁性复合材料的制备及其对Co(Ⅱ)的吸附性能和机制

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复合材料学报 2018年第6期35卷 1549-1557页

作者：于长江王苗董心雨林强昆明理工大学环境科学与工程学院昆明650093 海南师范大学化学与化工学院水环境污染治理与资源化重点实验室海口571158

利用海藻酸钙(CA)包覆生物碳(BC)、Fe_3O_4制备了一种新型磁性微球(CA@Fe_3O_4/BC),用以吸附水溶液中的Co(Ⅱ)。系统的研究了Co(NO3)2溶液浓度、pH和时间对吸附的影响。CA@Fe_3O_4/BC吸附Co(Ⅱ)等温热力学数据符合Langmuir模型,在pH=6... 详细信息

利用海藻酸钙(CA)包覆生物碳(BC)、Fe_3O_4制备了一种新型磁性微球(CA@Fe_3O_4/BC),用以吸附水溶液中的Co(Ⅱ)。系统的研究了Co(NO3)2溶液浓度、pH和时间对吸附的影响。CA@Fe_3O_4/BC吸附Co(Ⅱ)等温热力学数据符合Langmuir模型,在pH=6的条件下对Co(Ⅱ)的最大吸附量为16.23 mg/g。研究显示,CA@Fe_3O_4/BC存在显著的协同效应,对Co(Ⅱ)具有更好的吸附性能。由于磁性颗粒的存在,CA@Fe_3O_4/BC吸附Co(Ⅱ)后可以用磁铁吸附快速分离。CA@Fe_3O_4/BC吸附Co(Ⅱ)动力学数据符合准二级动力学模型,研究表明,CA@Fe_3O_4/BC吸附Co(Ⅱ)的机制主要包括形成配合物及Ca(Ⅱ)与Co(Ⅱ)发生离子交换。

关键词：海藻酸钠生物碳 Fe3O4 吸附 Co(Ⅱ)

秸秆生物碳的结构特征及其对17β-雌二醇的吸附性能

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环境科学研究 2015年第8期28卷 1260-1266页

作者：李沛辰毋伟张丰松王代懿何洁北京化工大学化学工程学院北京100029 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

以小麦和水稻秸秆为原料,采用限氧裂解法在400℃下制备秸秆生物碳,利用热重分析、元素分析、FTIR（红外光谱分析）和BET-N2比表面及孔径分布等手段表征生物碳的结构与组成,探讨其对天然类固醇雌激素E2（17β-雌二醇）的吸附特性.结果表... 详细信息

以小麦和水稻秸秆为原料,采用限氧裂解法在400℃下制备秸秆生物碳,利用热重分析、元素分析、FTIR（红外光谱分析）和BET-N2比表面及孔径分布等手段表征生物碳的结构与组成,探讨其对天然类固醇雌激素E2（17β-雌二醇）的吸附特性.结果表明：小麦和水稻秸秆在40-70、300-350℃有2个失重峰,分别为失水和纤维素热解所致;小麦秸秆生物碳中w（C）、w（H）、w（O）、w（N）分别为59.45%、2.81%、20.17%、1.20%,水稻秸秆生物碳中分别为51.14%、2.44%、17.02%、1.04%,2种秸秆生物碳均含有丰富的芳香性官能团及无机矿物组分;小麦和水稻秸秆生物碳比表面积分别为51.32和28.63 m^2/g.E2在2种秸秆生物碳中的吸附动力学曲线均符合Elovich方程,吸附热力学曲线符合Freundlich方程,其中,非线性指数（n）分别为0.46和0.42,Freundlich系数Kf为2 526.15和4 368.23.吸附过程可以被双模型方程很好地拟合,其中表面吸附的饱和吸附量（Q0）与20 nm以下的总孔体积呈良好正相关,分配作用则因原料不同而呈很大差异,影响因素尚需进一步研究.

关键词：秸秆吸附热解生物碳 17β-雌二醇

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市政污泥生物碳对重金属的吸附特性

环境科学研究 2013年第11期26卷 1246-1251页

作者：李江山薛强王平刘磊中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北省固体废弃物安全处置与生态高值化利用工程技术研究中心

采用市政污泥在300℃缺氧条件下制得污泥生物碳,研究了污泥生物碳添加量、溶液pH及吸附反应时间对溶液中Pb2+、Cu2+、Zn2+吸附效果的影响,并分析了各因素影响机制及污泥生物碳对重金属的吸附机理.结果表明,污泥生物碳对溶液中重金属的... 详细信息

采用市政污泥在300℃缺氧条件下制得污泥生物碳,研究了污泥生物碳添加量、溶液pH及吸附反应时间对溶液中Pb2+、Cu2+、Zn2+吸附效果的影响,并分析了各因素影响机制及污泥生物碳对重金属的吸附机理.结果表明,污泥生物碳对溶液中重金属的去除率与重金属水合离子半径呈负相关,随着污泥生物碳添加量的增加,溶液中重金属的去除率不断增加,但单位吸附量总体上呈下降趋势.重金属吸附量随溶液pH的增加而增大,当溶液初始pH为6.00时,污泥生物碳对溶液中Pb2+、Cu2+和Zn2+的吸附量最大,分别达42.941、25.769和12.484 mgg.伪二级动力学方程可有效描述溶液中重金属离子在生物碳上的吸附过程,重金属在污泥生物碳表面的吸附主要受化学反应控制,Pb2+、Cu2+和Zn2+的平衡吸附量分别为39.747、6.849和10.004 mgg,达到吸附平衡的时间为Pb2+>Zn2+>Cu2+.

关键词：污泥生物碳重金属吸附

生物碳的物理结构与化学成分对土壤氧化亚氮排放的影响

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环境科学学报 2014年第11期34卷 2839-2845页

作者：唐倩梁卓良欧阳磊张仁铎中山大学环境科学与工程学院广州510275

为探究生物碳对土壤中重要温室气体氧化亚氮(N2O)排放的影响机制,将生物碳的可溶性化学成分和稳定的物理结构分离后得到浸提液和碳骨架,设置了4种不同的实验处理方式:土壤(对照)、土壤+生物碳、土壤+浸提液、土壤+碳骨架,进行了为期90 ... 详细信息

为探究生物碳对土壤中重要温室气体氧化亚氮(N2O)排放的影响机制,将生物碳的可溶性化学成分和稳定的物理结构分离后得到浸提液和碳骨架,设置了4种不同的实验处理方式:土壤(对照)、土壤+生物碳、土壤+浸提液、土壤+碳骨架,进行了为期90 d的室内培养试验.实验结果显示,在培养前期(前7 d),添加生物碳和碳骨架的处理都显著抑制了土壤N2O的释放,且抑制程度相似,最高均可达80%,而添加浸提液的处理却显著促进了土壤N2O的释放.因此,土壤添加生物碳后对N2O排放的抑制作用主要归因于生物碳的物理结构,生物碳的物理结构可以有效地提高土壤的pH值、吸附土壤及其自身含有的可能促进N2O释放的化学物质,从而减少土壤中N2O的产生和排放.

关键词：土壤生物碳物理结构化学成分氧化亚氮

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改性玉米芯生物碳对氨氮的吸附特性

化工学报 2014年第3期65卷 960-966页

作者：张扬李子富张琳赵瑞雪北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

以农业废弃物玉米芯为原料,采用限氧热解法(600℃)制备生物碳,分别采用盐酸、双氧水和硝酸对其进行改性。通过元素分析、FTIR、BET-N2、Boehm滴定法及扫描电镜等手段表征了生物碳的组成与结构。通过序批实验,研究了生物碳对氨氮的吸附... 详细信息

以农业废弃物玉米芯为原料,采用限氧热解法(600℃)制备生物碳,分别采用盐酸、双氧水和硝酸对其进行改性。通过元素分析、FTIR、BET-N2、Boehm滴定法及扫描电镜等手段表征了生物碳的组成与结构。通过序批实验,研究了生物碳对氨氮的吸附性能及影响因素,探讨了其吸附机理,为生物碳在污水处理中更好的应用提供参考。结果表明,未改性生物碳和经过盐酸、硝酸和双氧水改性的生物碳其比表面积分别为17.74、212.89、208.74和209.15 m2·g?1;表面酸性含氧官能团数量分别为0.11、0.95、5.73和2.15 mmol·g?1。等温吸附曲线符合Freundlich方程。动力学研究表明,生物碳对氨氮吸附行为符合准二级动力学方程。且经硝酸改性生物碳由于表面酸性含氧官能团的增加,其对氨氮的吸附能力显著提高。

关键词：生物碳氨氮吸附动力学等温模型

海藻酸钙/椰壳生物碳对Cu(Ⅱ)的吸附性能和机制

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精细化工 2018年第6期35卷 1041-1048页

作者：于长江董心雨王苗林强昆明理工大学环境科学与工程学院云南昆明650093 海南师范大学化学与化工学院热带药用植物化学教育部重点实验室水环境污染治理与资源化重点实验室海南海口571158

利用海藻酸钙（CA）包覆生物碳（BC7）制备了一种复合材料（CA/BC7）,用以吸附水溶液中的Cu（Ⅱ）。对BC7和CA/BC7进行了FTIR、SEM、XRD、XPS及元素分析测试,并对其吸附Cu（Ⅱ）的机理进行了考察。结果表明：BC7、CA/BC7吸附Cu（Ⅱ）等... 详细信息

利用海藻酸钙（CA）包覆生物碳（BC7）制备了一种复合材料（CA/BC7）,用以吸附水溶液中的Cu（Ⅱ）。对BC7和CA/BC7进行了FTIR、SEM、XRD、XPS及元素分析测试,并对其吸附Cu（Ⅱ）的机理进行了考察。结果表明：BC7、CA/BC7吸附Cu（Ⅱ）等温热力学数据符合Langmuir模型,在pH=5时对Cu（Ⅱ）的最大吸附量分别为20.28,35.46 mg/g。BC7、CA/BC7吸附Cu（Ⅱ）动力学数据符合准一级动力学模型,扩散是速率控制步骤。BC7吸附Cu（Ⅱ）的机制包括形成Cu（Ⅱ）—O—Si以及形成Cu（Ⅱ）-Complex配合物;CA/BC7吸附Cu（Ⅱ）的机制主要包括形成配合物,以及Ca（Ⅱ）与Cu（Ⅱ）发生离子交换。

关键词：海藻酸钙生物碳机制 Cu(Ⅱ) 水处理技术

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生物碳对灰漠土有机碳及其组分的影响

中国生态农业学报 2012年第8期20卷 976-981页

作者：马莉吕宁冶军茹思博李国峰侯振安石河子大学农学院资源与环境科学系石河子832003

土壤有机碳是影响土壤肥力和作物产量高低的决定性因子。以棉花秸秆为原料,在高温厌氧条件下热解制备生物碳,通过盆栽试验探讨了生物碳对新疆灰漠土有机碳及其组分的影响。试验设置3种生物碳:棉花秸秆分别在450℃、600℃和750℃下热解制... 详细信息

土壤有机碳是影响土壤肥力和作物产量高低的决定性因子。以棉花秸秆为原料,在高温厌氧条件下热解制备生物碳,通过盆栽试验探讨了生物碳对新疆灰漠土有机碳及其组分的影响。试验设置3种生物碳:棉花秸秆分别在450℃、600℃和750℃下热解制备(以BC450、BC600和BC750表示);每种生物碳的施用量分别为5 g·kg-1、10 g·kg-1和20 g·kg-1(占土壤重量的比例);同时,以空白土壤为对照(CK)。结果表明:施用生物碳可促进小麦生长,两茬小麦的地上部干物质重均显著高于对照。施用生物碳可显著提高土壤总有机碳,且生物碳热解温度越高,施用量越大,提高作用越明显。各生物碳处理土壤易氧化碳含量均显著高于对照;生物碳低、中施用量处理(5 g·kg-1、10 g·kg-1)土壤水溶性有机碳含量显著高于对照,但高施用量处理(20 g·kg-1)与对照无显著差异;除BC750低施用量处理(5 g·kg1)外,其余各生物碳处理土壤微生物量碳含量也均显著高于对照。生物碳不同热解温度对土壤易氧化碳和微生物量碳含量的影响表现为BC450>BC600>BC750;但对土壤水溶性有机碳含量无显著影响。生物碳不同施用量对土壤易氧化碳的影响表现为10 g·kg-1≈20 g·kg-1>5 g·kg-1,水溶性有机碳含量为5 g·kg1≈10 g·kg-1>20 g·kg-1。生物碳对土壤微生物商的影响总体表现为:生物碳的热解温度越高,施用量越大,土壤微生物商越低。因此,合理的施用棉花秸秆生物碳可显著增加灰漠土有机碳储量,改变土壤有机碳组分,提高土壤生产力。

关键词：棉花秸秆热解温度生物碳土壤有机碳易氧化碳水溶性有机碳微生物量碳微生物商