污泥基生物炭的水热法制备及吸附性能研究
铁改性污泥生物炭的制备及其吸附性能研究
铁改性污泥生物炭的制备及其吸附性能研究铁改性污泥生物炭的制备及其吸附性能研究一、引言随着工业化和城市化的快速发展，环境污染已经成为当今社会面临的严重问题之一。
其中，水体污染是一个尤为突出的问题，给人类健康和生态环境造成了巨大的威胁。
因此，寻找高效、经济、环境友好的材料来处理废水成为当务之急。
生物炭因其独特的结构和化学性质，成为一种优良的废水处理材料。
铁改性污泥生物炭作为一种新型的吸附剂，具有广泛的应用潜力。
二、铁改性污泥生物炭的制备方法1.生物炭的制备生物炭是通过高温裂解生物质制得的，其具有均质的孔隙结构和较大的比表面积。
制备生物炭的常用方法包括焦化、热解和碱处理等。
其中，热解法是最常用的方法，其通过在高温下将生物质加热，使其热解产生生物炭。
2.铁改性污泥生物炭的制备铁改性污泥生物炭是在制备生物炭的基础上，将其与铁盐进行反应得到的。
首先，将生物炭与铁盐溶液进行搅拌，使两者充分混合。
然后，将混合物在一定的温度条件下反应一定的时间。
最后，将反应产物进行过滤和干燥，得到铁改性污泥生物炭。
三、铁改性污泥生物炭的吸附性能研究1.吸附性能测试通过实验室模拟的废水处理实验，对铁改性污泥生物炭的吸附性能进行评估。
首先，准备一定浓度的废水溶液，然后将铁改性污泥生物炭与废水溶液充分接触，并在一定的时间内保持搅拌。
最后，通过测试废水溶液中目标污染物的浓度变化来评估铁改性污泥生物炭的吸附性能。
2.吸附机理研究通过对吸附过程的分析，探究铁改性污泥生物炭的吸附机理。
主要包括探究吸附剂与目标污染物之间的作用力，了解吸附过程中各种因素的影响，以及吸附剂表面功能基团与目标污染物之间的相互作用等。
3.吸附性能优化通过对铁改性污泥生物炭的制备条件和吸附性能的研究，对其进行优化。
主要包括选择合适的铁改性剂和生物质原料，优化反应条件，提高吸附剂的吸附性能等。
四、铁改性污泥生物炭的应用前景铁改性污泥生物炭作为一种新型的吸附剂，在废水处理、重金属去除和有机物吸附等方面具有广泛的应用前景。
《木本泥炭基材料的制备及其吸附性能研究》范文
《木本泥炭基材料的制备及其吸附性能研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展和人口的不断增长，环境污染问题日益严重，其中水体污染问题尤为突出。
吸附技术因其简单、高效、成本低等优点，在处理水体污染中具有广泛的应用前景。
木本泥炭基材料作为一种新型的吸附材料，具有来源广泛、成本低廉、吸附性能优异等特点，因此其制备及其吸附性能的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文旨在研究木本泥炭基材料的制备方法及其对水体中污染物的吸附性能，为实际应用提供理论依据。
二、木本泥炭基材料的制备1. 材料与设备本文所使用的原料主要为木材、泥炭等天然资源，主要设备包括破碎机、搅拌器、烘干机等。
2. 制备过程首先将木材破碎成小块，然后与泥炭按照一定比例混合，经过搅拌器搅拌均匀后进行烘干处理，得到木本泥炭基材料。
在制备过程中，可以通过调整原料比例、烘干温度等参数，得到不同性能的木本泥炭基材料。
三、吸附性能研究1. 实验方法采用静态吸附法，将制备好的木本泥炭基材料与一定浓度的污染物溶液混合，在一定温度下进行吸附实验。
通过测定吸附前后溶液中污染物的浓度变化，计算木本泥炭基材料的吸附性能。
2. 结果与讨论（1）吸附性能评价通过实验发现，木本泥炭基材料对水体中的重金属离子、有机物等污染物具有良好的吸附性能。
在相同条件下，木本泥炭基材料的吸附性能优于其他常见吸附材料。
此外，木本泥炭基材料还具有较高的吸附容量和较快的吸附速率。
（2）影响因素分析木本泥炭基材料的吸附性能受多种因素影响，如原料比例、烘干温度、污染物种类及浓度等。
通过调整这些参数，可以得到不同性能的木本泥炭基材料，以满足不同应用需求。
此外，木本泥炭基材料的再生性能也值得关注，未来可研究其再生方法及再生后的吸附性能。
四、实际应用及展望1. 实际应用木本泥炭基材料可广泛应用于水体污染治理领域，如河流、湖泊、地下水等的净化。
同时，由于其具有良好的吸附性能和较低的成本，也可用于工业废水处理、土壤修复等领域。
《2024年污泥基介孔炭材料制备及其对废水中酚类化合物的吸附性能研究》范文
《污泥基介孔炭材料制备及其对废水中酚类化合物的吸附性能研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，废水中的酚类化合物污染问题日益严重，对环境和人类健康构成了严重威胁。
因此，开发高效、环保的废水处理技术成为当前研究的热点。
污泥基介孔炭材料作为一种新型的吸附材料，具有制备原料丰富、成本低廉、吸附性能优良等优点，在废水处理领域具有广阔的应用前景。
本文旨在研究污泥基介孔炭材料的制备方法及其对废水中酚类化合物的吸附性能，为实际废水处理提供理论依据和技术支持。
二、污泥基介孔炭材料的制备1. 原料选择与预处理本研究选用城市污水处理厂的剩余污泥作为主要原料，经过干燥、研磨、过筛等预处理步骤，得到符合实验要求的污泥粉末。
2. 炭化与活化将预处理后的污泥粉末放入管式炉中，在氮气保护下进行炭化处理，得到污泥基炭材料。
随后，采用化学活化法，将活化剂与污泥基炭材料混合，进行高温活化处理，得到介孔炭材料。
3. 制备工艺优化通过单因素实验和正交实验，对制备过程中的温度、时间、活化剂种类及用量等参数进行优化，得到最佳的制备工艺。
三、污泥基介孔炭材料对废水中酚类化合物的吸附性能研究1. 吸附实验方法采用批量吸附实验，将一定浓度的酚类化合物溶液与污泥基介孔炭材料混合，在一定的温度和pH值条件下，测定不同时间点酚类化合物的浓度，计算吸附量。
2. 吸附性能评价通过对比不同材料、不同条件下的吸附效果，评价污泥基介孔炭材料对酚类化合物的吸附性能。
同时，采用扫描电镜、X射线衍射等手段，对吸附前后的材料进行表征，分析其结构变化。
3. 吸附机理探讨结合实验结果和文献资料，探讨污泥基介孔炭材料对酚类化合物的吸附机理，为进一步提高其吸附性能提供理论依据。
四、实验结果与讨论1. 制备结果通过优化制备工艺，得到具有较高比表面积和孔容的污泥基介孔炭材料。
扫描电镜结果显示，材料具有明显的介孔结构。
2. 吸附性能分析实验结果表明，污泥基介孔炭材料对酚类化合物具有良好的吸附性能。
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展
生物质炭的制备、功能改性及去除废水中有机污染物研究进展首先，我们将介绍生物质炭的制备方法。
生物质炭可以通过两种主要方法制备：热解和活化。
在热解制备过程中，生物质经过高温加热，通过化学反应转化为炭。
而在活化制备过程中，炭材料经过化学活化处理，提高其孔隙结构和吸附性能。
这两种方法可以根据不同的实际需求选择，制备出具有不同性质和吸附能力的生物质炭材料。
其次，我们将介绍生物质炭的功能改性技术。
为了提高生物质炭的吸附性能和应用范围，研究人员对其进行了多方面的改性研究。
其中，物理改性主要包括结构调控、微波改性等方法，通过调节炭材料的孔隙结构和表面性质来改善其吸附性能。
化学改性主要涉及表面改性、功能化改性等方法，通过在炭材料表面引入不同的官能团，增加其与有机污染物的吸附亲和力。
这些改性方法不仅提高了生物质炭的吸附性能，还赋予了其更广泛的应用领域。
最后，我们将介绍生物质炭在废水中有机污染物去除方面的研究进展。
生物质炭具有良好的吸附性能和大孔道结构，可以有效去除废水中的有机污染物。
研究人员通过调控生物质炭的制备方法和改性技术，提高了生物质炭对废水中有机污染物的吸附能力和选择性。
同时，一些基于生物质炭的复合材料和新型吸附剂也被开发出来，有效提高了有机污染物的去除效率和处理能力。
此外，一些新颖的技术，如电化学氧化、光催化降解等，也与生物质炭结合应用在废水处理中，取得了显著的效果。
综上所述，生物质炭作为一种新型的吸附材料，在废水处理领域具有广阔的应用前景。
通过调控制备方法和改性技术，可以有效提高生物质炭的吸附性能和选择性，使其更好地应用在废水中有机污染物的去除中。
随着相关研究的不断深入和发展，相信生物质炭在环境保护和污染治理中将发挥越来越重要的作用综上所述，通过调节生物质炭的制备方法和改性技术，可以有效提高其吸附性能和选择性，从而使其在废水处理中更加广泛应用。
生物质炭具有良好的吸附性能和大孔道结构，能够有效去除废水中的有机污染物。
水葫芦/污泥共热解法制备生物炭粒及其对Cr 3+ 的吸附特性
ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ａｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ.
ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ. ＳＥＭ ｉｍａｇｅｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａｓ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｕｂｕｌａｒ ａｎｄ ｐｏｒｅ
收稿日期: ２０１９￣０５￣２０ 修订日期: ２０１９￣０７￣２９
ｗａｔｅｒ ｈｙａｃｉｎｔｈ ａｎｄ ｓｌｕｄｇｅ ａｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｏｆ ３００ꎬ ４００ ａｎｄ ５００ ℃ . Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ
ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄꎬ ａｓｈ ｃｏｎｔｅｎｔꎬ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａꎬ ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ( ＳＥＭ) ａｎａｌｙｓｉｓ.
１.中国环境科学研究院ꎬ 环境基准与风险评估国家重点实验室ꎬ 北京 １０００１２
２.同济大学环境科学与工程学院ꎬ 上海 ２０００９２
３.安徽工程大学生物与化学工程学院ꎬ 安徽 芜湖 ２４１０００
污泥生物炭制备工艺研究
污泥生物炭制备工艺研究近年来，随着环保意识的增强，人们越来越重视垃圾处理和污水处理。
而污泥是污水处理过程中产生的固体残渣，由于含有大量的有机物和微生物，长期堆积会对环境和人类健康造成极其不利的影响。
因此，污泥处理已成为各国政府和企业的一个重要课题。
而在众多的污泥处理技术中，生物炭制备工艺备受关注。
一、生物炭的制备方法生物炭制备方法分为湿法和干法两种。
湿法制备生物炭的时候生物质的水分含量需要控制在30%左右，同时需要添加少量的粘结剂；干法制备生物炭的时候需要将草木干燥后，放入高温炉内进行裂解，生产出的生物炭质地较硬。
二、生物炭的优点生物炭具有多种优点，包括：1、有较好的吸附性能：生物炭的孔隙通常呈现微孔和介孔性，具有很好的吸附性能。
生物炭能有效地吸附有机物、重金属、氨氮等物质，能净化水质。
2、生物炭含水量低：生物炭在生产过程中大多采用高温干燥，可以降低生物炭的含水量，方便运输和使用。
3、对土壤改良效果好：生物炭具有极好的土壤改良效果，可以改善土壤质量，增加土壤肥力，促进作物生长。
三、污泥生物炭制备工艺研究将污泥制备成生物炭是一种具有很高价值的使用方式。
以往的污泥处理方式往往是填埋或者焚烧，但是这样会造成很大的环境污染。
生物炭制备技术的出现，很好地解决了这个问题。
污泥生物炭制备方法主要有湿法和干法两种。
湿法制备方法主要是通过湿法炭化的方式，将污泥中的有机物最大限度地转化为生物炭。
具体方法是将污泥与缓冲物混合后先进行预处理-压缩-干燥-炭化四个步骤，生产出来的生物炭可用于农用、环保和工业用途。
干法制备方法主要有热解、热气化、等离子体技术等，其中热解法是目前应用最广泛的方法之一。
这种工艺比湿法工艺更加节能，一定程度上可以解决湿法工艺中的渣滓问题。
污泥生物炭制备工艺在环保、资源化利用方面具有非常大的潜力。
生物炭制备技术的提高将大大提高污泥的资源化利用率，减少环保压力。
另外，生物炭还有机会成为一种科学的农业肥料，实现对土壤的治理和改良，推动我国的农业产业可持续发展。
水热生物炭的制备、改性及对重金属的吸附效果研究
水热生物炭的制备、改性及对重金属的吸附效果研究
本研究主要探讨了水热生物炭的制备、改性方法及对重金属的吸附效果，主要内容如下：
一、水热生物炭制备方法
1、定温水热法：利用定温水热法进行水热生物炭制备，采用环境优化树脂和木炭作为原材料，以750摄氏度为最佳温度进行2h的分解，能够有效制备出高质量的水热生物炭。
2、超声波法：利用超声波的频率进行振动处理，使得材料中的有机物分解，从而能够有效地制备出有一定尺寸及质量的水热生物炭。
3、静电法：在此方法中，利用静电的作用，使有机物的颗粒容易组成多孔结构，从而制备出有一定结构及尺寸的水热生物炭。
二、水热生物炭改性方法
1、化学改性：在化学改性中，采用了共聚物制备技术，将有机物在水热生物炭上表面形成一层保护膜，从而实现对水热生物炭的改性。
2、电磁改性：通过电磁的技术，能够将水热生物炭和共聚物混合，形
成一个高分子膨胀层，然后进行聚合，从而有效地改性水热生物炭。
3、功能性改性：主要使用类似电磁改性的技术，利用某种有机基团在水热生物炭表面形成一层吸附层，增强其床层吸附性能，从而改性水热生物炭。
三、水热生物炭对重金属的吸附效果
1、试验设计：对于水热生物炭的重金属吸附效果，我们采用室温固液比，控制固液比的不同，分别研究大量漂浮物添加后的吸附效果。
2、实验结果：研究发现，不同室温固液比下，水热生物炭对重金属的去除率分别为：18.8%～24.2%、37.2%～46.5%和22.7%～40.3%，显示出水热生物炭具有良好的重金属吸附性能。
3、结论：通过研究发现，水热生物炭具有良好的重金属吸附能力，可以有效地吸附水体中的重金属离子，具有良好的应用前景。
水热炭化制备污泥生物炭的碳固定
水热炭化制备污泥生物炭的碳固定王定美;王跃强;袁浩然;余震;徐荣险;周顺桂【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2013(64)7【摘要】Biochar samples were prepared by hydrothermal carbonization (HTC) from municipal sewage sludge (MSS) and textile dyeing sludge (TDS) at different temperatures ranging from 150℃ to 300℃.This study focused on carbon fixation in biochar.The results showed that carbon fixation was significantly affected by sludge type and hydrothermal temperature.The HTC process of MSS was based on decarboxylation,while that of TDS was based on dehydration.Atomic ratios of biochar from MSS varied more greatly with the rise of hydrothermal temperature than those from TDS.Carbon recoveries in biochar from MSS were mainly influenced by biochar yield and decreased from 68.0％ to 49.0％ as the temperature increased,while those dropped from 100.0％ to 76.8％ for TDS due to the dominating effect of carbon content.Furthermore,the stable carbon content and its yield,recalcitrant C/total OC (RIc) of MSS biochars increased from 4.19％ to 6.62％,from 123.6％ to 161.2％ and from 48.02％to 64.34％ respectively with a rise of temperature,respectively.But the data of those indexes decreased from 3.80％ to 1.86％,from 103.0％ to 46.5％and from 54.26％ to 47.04％ respectively for TDS.Raman spectroscopy indicated that polycyclic aromatic hydrocarbon,fused aromatic ring andgraphite-like microcrystalline structures led to high stability of MSS biochar.It was obvious that carbon fixation in biochar from municipal sewage sludge was better than that from textile dyeing sludge.%采用水热炭化法将市政污泥与印染污泥在不同的水热温度下制备成生物炭,并着重分析了污泥生物炭的碳固定指标与水热温度的关系.结果表明,污泥泥质和水热温度对生物炭碳固定特性影响明显.市政污泥的水热炭化以脱羧为主,而印染污泥则以脱水为主.随着水热温度升高,两种生物炭中碳元素含量、炭产率和碳回收率均下降,但市政污泥生物炭中稳定碳的含量及其产率增加,稳定性提高,而印染污泥则呈现相反的变化趋势.这一结果指出,市政污泥生物炭的碳固定性能明显优于印染污泥,并且应进一步研究不同污泥泥质特征与炭化碳固定效果的关系.【总页数】8页(P2625-2632)【作者】王定美;王跃强;袁浩然;余震;徐荣险;周顺桂【作者单位】广东省生态环境与土壤研究所,广东广州510650;广东省生态环境与土壤研究所,广东广州510650;中国科学院广州能源研究所,广东广州510640;广东省生态环境与土壤研究所,广东广州510650;广东省生态环境与土壤研究所,广东广州510650;广东省生态环境与土壤研究所,广东广州510650【正文语种】中文【中图分类】X705【相关文献】1.水热炭化终温对污泥生物炭产量及特性的影响 [J], 王定美;徐荣险;秦冬星;王跃强;周顺桂2.热解污泥生物炭化学组成及环境效应研究进展 [J], 董智伟;左宁;王彦;周昱伟;陈芳媛3.污泥基生物炭的水热法制备及吸附性能研究 [J], 余春沐; 陈杰明; 李智鹏; 陈晓娟; 徐颂; 陈忻4.利用炭化技术将城市污泥及生物质转化成生物炭 [J], 张菎5.污泥基生物炭的水热法制备及吸附性能研究 [J], 郑海亮;张英;贺利飞;解寅珑因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
污泥吸附剂的制备及吸附性能的研究进展
污泥吸附剂的制备及吸附性能的研究进展摘要综述污泥吸附剂的制备及吸附性能的研究进展，与商业活性炭进行经济技术对比，得出污泥吸附剂的独特优势，指出其诱人开发前景。
污泥吸附剂主要包括活性炭型吸附剂和生物吸附剂，目前主要应用于废水中重金属离子和色素的处理。
研究发现，污泥吸附剂对于非极性污染物有更好亲和性，其中生物吸附剂对于大分子色素具有独特的优势，适合处理有机污染物，它实现了污泥的资源化利用，符合循环经济理念，值得推广。
目前国内在此方面的研究甚少，特别是在大气领域还有待进一步开发。
关键词污泥处理吸附剂的制备循环利用污泥资源化污泥是污水处理厂的主要副产物之一，成分复杂，含有难降解的有机物、重金属和盐类以及少量的病原微生物和寄生虫卵等[1]，容易对环境造成二次污染，必须进行妥善处理。
污泥的处理成本相当大，几乎占到污水处理成本的50%甚至更多[2]。
随着城市化进程的加快，我国污水处理厂建设速度飞速增长。
随着“十一五”规划的深入，各地县级污水处理厂建设脚步也在加快，保守计算，截止到2010年底，我国至少有近3000座污水处理厂达到运营状态，预计污水处理量将达4.4×1010 m3·d-1[3]。
在城市污水处理中，一般会产生占污水体积0.02%的污泥，按此比例，2010年我国污泥量将达到3.21×109t，如何将产量巨大、成分复杂的污泥进行妥善处理，使其无害化、资源化，成为世界各国学者共同关注的重大课题。
本文主要介绍污泥制备活性炭型吸附剂和生物吸附剂的研究进展。
1 活性炭型吸附剂活性炭是一种高性能吸附剂，具有丰富的孔隙结构，特别是发达的微孔，因而吸附容量大，且耐酸碱、耐热、不溶于水和有机溶剂，被广泛用于工业三废治理、室内空气污染治理、溶剂回收等环保领域。
污泥的主要成分是大量的生物质固体，干污泥污泥中可挥发性有机碳占到35.9%-41.4%[6]，高温焙烧后生成大量酥松多孔的结构，增大内比表面积。
污泥基生物质炭的制备及其对水中铜的吸附研究
属的常用方法有 ：离子还原沉淀法、絮凝法、吸附法 等 [9-11]。其中吸附法因具有效率高、易操作、设备简 单等特点而被广泛应用，而寻找经济、高效的吸附剂 已成为吸附法处理重金属废水的热点 [12-15]。笔者以城 市污泥为原料，采用热解法制备生物质炭，以水体中 铜离子（Cu2+）为吸附目标，探究了活化剂浓度、浸 渍比、浸渍时间、炭化温度及炭化时间对污泥基生物 质炭制备的影响，并对最佳条件下制备的污泥基生物 质炭进行了吸附等温线及吸附动力学分析，旨在为城 市污泥资源化和重金属废水处理提供一种经济有效的 方法，实现“以体废物，随 着我国城镇化进程的发展，城市污水的处理厂的规模、 数量不断增大，城市污泥的产生量也大幅增加 [1]。而 污泥处理能力的严重不足导致大量污泥并未得到妥善 处理，只是进行了简单填埋甚至被弃置，造成了严重 的二次污染，给环境带来危害 [2-4]。因此，城市污泥 的处理处置问题已然成为亟待解决的环境问题。目前， 常用的污泥处理方法是填埋、堆肥、基材利用等 。 [5-6] 由于城市污泥中富含有机物，国内外学者已经开展了 将污泥通过热解制备生物质炭的研究 [7-8]，不但避免 了城市污泥的环境污染问题，还将其转变成具有高效 吸附性能的生物质材料，从根本上解决了城市污泥的 最终归宿问题。
湖南农业科学（HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES） DOI:10.16498/ki.hnnykx.2019.005.008
2019，（250）19：年305-月33
污泥基生物质炭的制备及其对水中铜的吸附研究
郭家骏，魏东宁，郑永昕，黄刘辉，江诚毅，黄红丽
（湖南农业大学资源环境学院，湖南 长沙 410128）
摘 要：以城市污泥为原料，采用热解法制备生物质炭，以水体中 Cu2+ 为吸附目标，探究了活化剂浓度、浸渍比、浸渍时间、 炭化温度及炭化时间对污泥基生物质炭制备的影响，并对最佳条件下制备的污泥基生物质炭进行了吸附等温线及吸附动力学分 析。结果表明：污泥基生物质炭的最佳制备条件是活化剂浓度为 15%，浸渍比为 1 ∶ 1，浸渍时间为 4 h，炭化温度为 750℃， 炭化时间为 40 min。吸附过程符合准二级反应动力学模型，等温吸附曲线遵循 Freundlich 等温线模型，说明污泥基生物质炭对 Cu2+ 的吸附为多层吸附。 关键词：污泥；生物质炭；重金属；吸附动力学；吸附等温线 中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2019）05-0030-04
污泥基碳吸附材料的制备及其吸附性能研究进展
４ ． 湖南大学环境科学 与工程学院 ， 湖南 长沙 ４ １ ０ ０ ８ ２
摘要
一
随着城市 污水处 理厂的大规模兴建和运营 ， 大量剩余污泥 的产生给水处 理行业 和环境保 护带来 巨大压力 ， 污泥安 全处
置与资源化利用 成为环保 领域的热点 问题 。高温热解碳化剩余 污泥制备污泥基 活性炭材料 是污泥 资源化研究 的重要方 向之
辛旺 ， 宋永会 ， 张亚迪 ， 等． 污泥基碳吸附材料 的制备及其吸附性能研究进展 ［ Ｊ ］ ． 环境工程技术学报 ， ２ ０ １ ７ ， ７ （ ３ ）： ３ ０ ６ － ３ １ ７ ．
ＸＩ Ｎ Ｗ ，Ｓ ＯＮＧ Ｙ Ｈ， Ｚ ＨＡＮＧ Ｙ Ｄ， ｅ ｔ ａ １ ．Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｅ ｗａ ｇ ｅ ｓ ｌ ｕ ｄ ｇ ｅ － ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ａ ｃ ｅ ｏ ｕ ｓ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖ０ Ｉ ． ７． Ｎｏ ． ３ Ｍａ ｙ，２０１ ７
环
境
工
程
技
术
学
报
第 ７卷 ， 第 ３期
２ ０ １ ７年 ５月
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｐ ｒ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｅ ｗａ ｇ ｅ ｓ ｌ ｕｄ ｇ ｅ － ｂａ ｓ ｅ ｄ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎａ ｃ ｅ ｏ ｕｓ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｎｔ ｓ ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｉ ｒ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ
污泥基生物炭的吸附性能
污泥基生物炭的吸附性能诺氟沙星属喹诺酮类抗生素，其可以有效抑制革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的DNA促旋酶，被广泛应用于治疗人类泌尿和呼吸系统感染[1]以及动物疾病. 大多NOR不能被人体或动物完全吸收，有60%-70%[2]的NOR最终会通过粪便和尿液排放入水环境中. 传统水处理方法很难完全去除这类化合物，残留在水环境中的NOR可能促进细菌的耐药性，并且通过污染饮用水威胁人类身体健康[3]. 因此，从水环境中去除NOR是一项重要且有意义的研究. 目前，对于此类抗生素的有效去除方法包括吸附[4]、光解[5]、化学氧化[6]等.生物炭是指在限氧或无氧条件下，利用生物质热裂解产生的富含碳的物质[7]. 不同生物质原材料制备的生物炭在元素含量、产率、酸碱性、表面形貌等材料的结构和性质上存在差异[8]; 生物炭制备温度也是影响生物炭表面结构和性质的重要因素，温度不同，生物炭表面孔道结构和微孔的形态数量也不同[9]. 目前对生物炭的应用主要包括以下3个方面：①土壤改良. 生物炭可以对土壤改性，提高土壤对营养的截留能力[10]，促使有益微生物的生长[11]，进而促使农作物生长; ②固碳作用. 生物炭是稳定的碳固定载体，可以有效抑制温室气体的释放，从而减缓全球气候变化[12]; ③吸附材料. 生物炭特性包括较大的比表面积，多孔结构，表面富含功能团和矿物质，这使得其具有良好的吸附特性，可以用于去除水体中的污染物[13]. 目前国内外已有学者采用林业废弃物、农业废弃物和工业有机废弃物等原料制作生物炭对抗生素进行吸附研究，均取得了较好的成效[14, 15, 16].芦苇作为一种多年水生或湿生禾草，在我国分布广泛，且产量丰富. 芦苇凋落物每年仅有15% 被降解，是一种稳定难降解的秸秆[17]. 凋落物如果得不到及时处理，腐烂的芦苇秸秆会对环境造成二次污染，同时还会影响新生芦苇的生长. 据预测分析，截止2015年年末，我国污泥的产量将达到2 600万t[18]. 由于市政污泥含有大量有机质、重金属，病原微生物，处理不当，还会引起二次污染. 上述两种生物质产量大，再次利用率低，且容易对环境造成影响. 目前，国内外对于芦苇基和污泥基生物炭作为吸附剂吸附水体中抗生素的研究鲜有报道. 本研究采用芦苇秸秆和市政污泥制备生物炭，利用BET法计算比表面积，材料表面SEM扫描、 EDS元素分析和FTIR图谱讨论了生物炭的结构与性质; 通过控制NOR溶液pH、吸附时间、吸附温度和NOR初始浓度研究了吸附性能; 采用动力学方程拟合、吸附等温线拟合以及热力学参数的计算初步讨论了吸附机制.1 材料与方法1.1 主要试剂与溶液诺氟沙星标准品购自百灵威科技有限公司(纯度99.5%)，NOR性质见表 1. NaOH、 HCl、CaCl2、 NaN3均为分析纯.称取0.01 g NOR标准品溶解于含有0.01mol ·L-1 CaCl2(控制吸附平衡过程)和200.0 mg ·L-1 NaN3(抑制微生物活性)、 pH=7的1 000 mL的背景溶液中，得到10.0 mg ·L-1 的NOR储备液.表 1 NOR的性质1.2 芦苇生物炭和污泥生物炭的制备芦苇于秋季采集自兰州市黄河段沿岸，经水洗风干后，用植物粉碎机将秸秆粉碎并过60 目筛备用. 污泥采自兰州市七里河安宁污水处理厂的脱水污泥，将污泥日晒、烘干后用研钵研碎，过100 目筛. 称取一定质量过筛的污泥和芦苇秸秆粉末分别装入一定容量的坩埚中压实、加盖，放入马弗炉在20℃·min-1的升温速率下达到500℃，并在此热解温度下保持6 h，待冷却到室温后取出. 制备好的芦苇生物炭和污泥生物炭经研磨过100 目筛以确保两种材料粒径相同，随后密闭存放于干燥处待用.1.3 污泥生物炭和芦苇生物炭理化性质测定两种生物炭的表面积的测定采用BET法(Tristar Ⅱ 3020，Micromeritics Instrument，美国); 利用SEM(JSM-5600LV，JEOL，日本)观察生物炭材料的外部形貌; 采用EDS能谱分析(IE250，Oxford Instrument，英国)对生物炭元素及含量进行了分析; 通过FTIR光谱仪(NEXUS 670，Thermo Fisher Nicolet，美国)分析了两种生物炭表面官能团.生物炭产率测定：将原料在限氧条件下于马弗炉中以500℃热解形成生物炭，产生的生物碳称重后与原材料重量比为该生物炭的产率; 生物炭灰分测定：将样品生物炭在有氧条件下于马弗炉中灼烧，让其中碳完全消失，其残留物称重后与原样品生物炭重量比为该生物炭的灰分含量[19]; 生物炭pH测定：称取2.5 g生物炭样品于50mL超纯水中，密闭加热，缓和煮沸5 min，过滤，弃去初滤液5 mL，pH计测定冷却后的余液[20].1.4 NOR的检测方法采用紫外分光光度法(UNICAM UV300，Thermo Spectronic，美国)检测NOR的含量. 取NOR储备液，以背景溶液为空白，在200-400 nm 波长内扫描，得到NOR的最大吸收波长为273 nm. 分别精密量取储备液2.5、 5.0、 10.0、 15.0、 20.0、 25.0、 30.0、 35.0、40.0、 45.0、 50.0 mL 至50.0 mL 容量瓶中，用背景溶液稀释成0.5-10.0mg ·L-1 标准溶液. 以背景溶液为空白，在273 nm 波长处测其吸光度并绘制标准曲线. 样品溶液中NOR 的测定时，将样品在离心器中以4 000r ·min-1离心，过0.45 μm 的滤膜，取上清液放入比色皿中，以背景溶液为空白，在273 nm波长处测其浓度.1.5 吸附实验1.5.1 溶液pH的影响配制5.0mg ·L-1的NOR溶液，准确量取25.0 mL放入分别装有0.1 g芦苇基和污泥基生物炭的离心管中，溶液pH采用0.1mol ·L-1 的NaOH和HCl调节，使溶液的pH初始值范围在2.0-11.0之间. 将离心管置于恒温振荡器中，于25℃，190r ·min-1条件下避光振荡24 h. 取出振荡样离心，过滤，测定溶液NOR浓度.1.5.2 动力学吸附配制质量浓度为5.0mg ·L-1 与10.0mg ·L-1 的NOR溶液，采用0.10mol ·L-1 的NaOH和HCl调节溶液至适宜pH. 分别准确移取25.0 mL两种浓度抗生素溶液加入分别装有0.1 g 芦苇基和污泥基生物炭的离心管中，放入恒温振荡器中，在25℃，190 r ·min-1的条件下避光振荡并开始计时. 在10 min、 30 min、 1 h、 2 h、 4 h、 8 h、 12 h、 24 h、 36 h、 48 h取样，离心，过滤，测定NOR浓度,做平行样进行对比.1.5.3 等温吸附线配制质量浓度为0.5、 1.0、 2.0、 3.0、 5.0、 6.0、 8.0、 10.0 mg ·L-1的NOR 溶液，准确移取25.0 mL 不同浓度NOR溶液至分别装有0.1 g 芦苇基和污泥基生物炭的离心管中. 在15、 25、 35℃的温度下恒温避光振荡24 h至吸附平衡. 离心，过滤，测定，做平行样进行对比.2 结果与分析2.1 生物炭基本理化性质及表征芦苇生物炭和污泥生物炭的基本理化性质见表 2. 从中可知，两种生物炭主要由C、 O、Si、 Ca等元素组成，表明生物炭是由有机和无机成分构成，其中C为生物炭主要的结构元素，而Si与Ca则以氧化物形态存在于生物炭中. 原材料方面，芦苇生物质的主要成分为纤维素、半纤维素，在低温阶段可基本被分解. 随着温度升高，生物炭逐渐发育形成空隙结构，微孔增多. 在500℃时，生物炭孔道内的有机物被去除，使孔径增加. 从芦苇的SEM扫描图 [图 1(a)]可看出芦苇生物炭表面具有明显的长条形空隙结构，孔壁较薄，出现微孔结构，这可能是高温破坏生物炭中羰基(C O)官能团形成的[21]. 通过图 1(b)可以观察到，污泥生物炭呈现孔状结构以及不定性层状结构. 污泥含有大量水分、微生物、有机物以及挥发性物质. 在热解过程中，污泥的表面水、水化水、结合水以及易挥发或氧化物质逐渐被去除; 污泥中有机物质发生解聚反应[22]，小分子有机物和微生物基本被分解，大分子有机物进一步分解为有机气体，在高温条件下挥发逸出. 上述组分的去除使得污泥生物炭表面出现孔洞，增加了表面积和孔隙率. 从表 2可知，芦苇秸秆和污泥在相同热解温度下制得的生物炭在理化性质上存在差异，这与原材料自身性质有关. 芦苇秸秆含有大量碳酸盐，故所得产物具有较强碱性[23]; 此外芦苇秸秆主要由纤维素等有机类质组成，而污泥一般含有细微泥沙，故两种生物炭的元素所占质量分数不同.表 2 生物炭基本理化性质图 1 生物炭在SEM下的形貌特征2.2 pH对两种生物炭吸附NOR的影响准确移取25.0 mL、 pH取值范围在2.0-11.0 的NOR溶液(5.0mg ·L-1)分别至装有0.1 g 两种生物炭(LW和WN)的离心管中，在温度为25℃，吸附平衡时间为24 h时，pH对两种生物炭的吸附影响如图 2所示. 从中可知，pH对生物炭吸附NOR有明显的影响，吸附量随pH的增大而减小.污泥生物炭和芦苇生物炭在不同pH条件下对NOR的吸附能力变化趋势相似，但芦苇生物炭对NOR在不同pH条件下的吸附量均大于污泥生物炭. pH为2时，吸附量最大，随后开始大幅下降. pH在6-9之间吸附量下降减缓，当pH>9之后，吸附量再次出现下降趋势. 由此可知，酸性越强，生物炭对NOR的吸附能力越强.图 2 pH对吸附作用的影响根据NOR的理化性质，NOR具有两个pKa值(pKa1=6.34，pKa2=8.75). 在pH≤6.34时，NOR主要以阳离子NOR+的形态存在，pH≥6.34之后，NOR主要以两性离子NOR±或者中性NOR0形态存在[4]. 从图 2可知，pH越小，生物炭对NOR的吸附效果越好，所以NOR与生物炭上的吸附可能存在一定的阳离子交换以及氢键作用. 随着pH值的增大，溶液中的NOR-越来越多，碱性条件下甚至基本全部为NOR-，此时吸附过程中的阳离子交换作用和氢键作用减弱，吸附剂与吸附质间以范德华力、疏水作用、静电作用为主，吸附能力减弱[24].2.3 平衡时间对生物炭吸附NOR的影响芦苇生物炭和污泥生物炭对NOR的吸附量随时间的变化见图 3. 两种生物炭对5.0mg ·L-1和10.0 mg ·L-1的NOR溶液(NOR5和NOR10)的吸附趋势相近. 生物炭对NOR的吸附主要为两个阶段，在前12 h 内，两种生物炭对NOR的吸附速率较快，芦苇生物炭和污泥生物炭对NOR的吸附量分别可以达到总吸附量的70% 和60% 以上. 随后吸附速率减小，吸附量缓慢增加，逐渐趋于平衡. 两种生物炭在36 h后吸附量不再明显增加. 由图 3可见，芦苇生物炭对NOR的吸附量稍大于污泥生物炭. 通过分析两种生物炭的理化性质，可知芦苇生物炭比表面积和微孔体积远大于污泥生物炭，且具备明显孔隙结构，更有利于吸附的进行.图 3 吸附平衡时间对吸附作用的影响2.4 动力学拟合吸附剂对溶质的吸附是一个复杂的过程，吸附过程可以分为物理吸附和化学吸附. 本研究分别用准一级、准二级和Elovich方程对生物炭的吸附动力数据进行拟合，各方程如下.准一级动力学方程：准二级动力学方程：Elovich方程：式中，Qt和Qe分别表示的是t时刻和吸附平衡时生物炭对NOR的吸附量(mg ·g-1); t 为吸附时间(min); k1为准一级吸附速率常数(min-1); k2为准二级吸附速率常数[g ·(mg ·min)-1]; αE为初始吸附速率常数[mg ·(g ·min)-1]; βE为脱附速率常数(g ·mg-1). 拟合结果如图 4所示，各方程拟合所得参数计算结果如表 3所示.表 3 芦苇生物炭和污泥生物炭对NOR的动力学拟合参数如图 4(a)所示，在NOR初始质量浓度为5.0 mg ·L-1和10.0 mg ·L-1(NOR10)时，吸附数据点部分偏离拟合曲线，这说明一级动力学方程无法较好地描述NOR在生物炭上的吸附行为. 图 4(b)是对芦苇和污泥两种生物炭吸附NOR的准二级动力拟合曲线，吸附数据与拟合曲线基本重合. 如表 3所示准二级拟合相关系数R2均在0.999 7以上，理论平衡吸附量也与实验平衡吸附量接近. 图 4(c)为Elovich 方程对生物炭吸附NOR的动力学拟合曲线，从表 3可知Elovich 方程相关系数R2均在0.930 0以下，不能很好地描述吸附行为. 由上述分析可知准二级动力学方程能很好地描述生物炭对NOR的吸附行为，这一结论与其他生物炭吸附抗生素的动力吸附研究一致[25]. 准二级动力学方程的k2随着起始浓度的增加减小，说明吸附在较低初始浓度时更容易到达平衡吸附点.2.5 吸附等温线根据生物炭对不同质量浓度NOR的吸附实验，由平衡质量浓度和吸附量绘制等温吸附曲线，如图 5所示. 从中可知，无论是芦苇生物炭还是污泥生物炭，在初始阶段，对NOR的吸附量随着平衡质量浓度的增加而增大，当平衡质量浓度达到一定值之后，吸附量增加趋势减小，趋于稳定. 此外，随着温度的升高，两种生物炭的吸附量也随之增加，但吸附等温曲线趋势与低温的保持一致.等温吸附曲线采用Langmuir和Freundlich方程进行拟合，拟合结果如图 5所示，相关拟合参数列于表 4.表 4 芦苇生物炭和污泥生物炭对NOR的吸附等温线拟合参数图 4 芦苇和污泥生物炭对NOR的吸附动力学拟合曲图 5 芦苇生物炭和污泥生物炭对NOR的吸附等温线Langmuir方程：Freundlich方程：式中，ρe为吸附平衡时溶液中NOR的质量浓度(mg ·L-1); Qe为吸附平衡时的吸附量(mg ·g-1); Qm为理论饱和吸附量(mg ·g-1); b为Langmuir方程吸附平衡常数(L ·mg-1)，b越大，吸附亲和力越大[26]; Kf为Freundlich的吸附容量参数(mg1-N ·g-1 ·L-N); N 为Freundlich指数. 由表 4可知，Langmuir和Freundlich均能较好地拟合芦苇生物炭和污泥生物炭的吸附数据，其中Langmuir等温线对两种生物炭的拟合效果更好，R2均在0.920 0以上，表明该吸附过程为单分子层吸附. 此外，吸附温度和生物炭对NOR的饱和吸附量成正相关，随着温度的升高，芦苇基和污泥基生物炭的饱和吸附量Qm也在增大，芦苇生物炭和污泥生物炭在308.15K时的饱和吸附量分别为2.13mg ·g-1和2.09mg ·g-1.通过芦苇生物炭和污泥生物炭在288.15、 298.15、 308.15K下吸附NOR的研究，可以计算吸附过程的热力学参数的变化，如吉布斯自由能(ΔG)、焓(ΔH)以及熵(ΔS). 计算公式如下[27]：式中，lnKc是热力学平衡常数，通过ln(Qe/ρe)得出. ΔH和ΔS通过ΔG对T作图后的斜率和截距得出[28]. 所有热力学参数见表 5.表 5 不同温度下生物炭对NOR的吸附热力学参数由表 5可知，吉布斯自由能(ΔG)为负，随着温度的升高ΔG减小，表明反应自发进行且升温有利于反应进行. ΔH为正，则该吸附过程是吸热的. 而ΔH<40 kJ ·mol-1，说明生物炭和NOR之间主要为物理吸附，主要以氢键、范德华力或π—π电子共轭作用等为主. ΔS为正，表明吸附时系统离子混乱度增加，能量升高的过程[29]. 通过对芦苇生物炭与污泥生物炭吸附热力学参数的对比可知，随温度的升高芦苇生物炭对NOR的吸附反应比污泥生物炭的更强烈，吸附过程自发性更强，从而使得在相同实验条件下芦苇生物炭的吸附量大于污泥生物炭的.2.6 生物炭红外光谱分析图 6是芦苇生物炭和污泥生物炭吸附NOR前后的红外光谱. 从中可知，芦苇和污泥两种生物炭的表面含有相似官能团，且在吸附前后官能团对应的吸收峰存在紫移或红移现象. 芦苇生物炭和污泥生物炭分别在3 428 cm-1和3 426 cm-1对应的是O—H伸缩振动或者羟基氢[11]，吸附NOR后，吸收峰分别紫移至3 422 cm-1和3 420 cm-1. 芦苇生物炭在1 100 cm-1，污泥生物炭在1 034 cm-1处对应的是CO单键伸缩振动[13]，吸附后分别移动至1 102 cm-1和1 031 cm-1. 芦苇生物炭在1 381 cm-1，污泥生物炭在1 434 cm-1处存在CH2吸收峰[28]. 芦苇生物炭和污泥生物炭分别在469 cm-1和469 cm-1处吸收峰对应的是O—Si —O键的弯曲振动[31]. 此外，芦苇生物炭在1 590 cm-1和1 697 cm-1处的吸收峰分别对应的是C C和C O的双键伸缩振动[28]，吸附后二者分别紫移至1 588 cm-1和1 695 cm-1. 污泥生物炭在1 621 cm-1处的吸收峰对应的是羰基伸缩振动[32]，吸附NOR后红移至1 626 cm-1.图 6 生物炭吸附NOR前后红外图谱由生物炭的红外光谱可知芦苇生物炭和污泥生物炭表面含有羟基和羧基等含氧官能团. 含氧官能团可以为NOR在吸附剂上吸附提供吸附点，从而使NOR与生物炭表面基团形成氢键. 羟基化官能团在pH较高时会被电离，从而影响氢键的形成，所以这也可以解释pH对生物炭吸附NOR的影响实验中pH增大后，平衡吸附量较小且基本保持不变的现象.通过对两种生物炭热力学的研究，吸附主要为物理吸附，也表明氢键作用可能对生物炭吸附NOR起着重要的作用.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
污泥炭制备和分析实验报告
污泥炭制备和分析实验报告实验名称：污泥炭制备和分析实验报告实验目的：1. 制备污泥炭材料，并分析其物理性质和化学组成。
2. 研究污泥炭的吸附性能和吸附机制。
实验步骤：1. 收集污泥样本。
2. 将污泥样本进行处理，包括泥水分离、过滤、干燥等步骤，以得到干燥的污泥。
3. 将干燥的污泥进行炭化处理，通过控制炭化温度和时间，制备不同炭化程度的污泥炭材料。
4. 对不同炭化程度的污泥炭样品进行物理性质和化学组成分析。
5. 进行吸附性能测试，例如对某种有机污染物的吸附实验，通过测定初始浓度和平衡浓度的差异，确定吸附量。
6. 分析吸附机制，例如通过等温吸附实验，绘制吸附等温线，并使用吸附动力学模型拟合数据，得到吸附速率常数等参数。
实验结果：1. 物理性质分析：污泥炭的密度、比表面积、孔容等物理性质分析结果。
2. 化学组成分析：污泥炭中不同元素含量、元素组成比例等化学组成分析结果。
3. 吸附性能测试分析：污泥炭对某种有机污染物的吸附量和吸附效率等测试结果。
4. 吸附机制分析：污泥炭对有机污染物的吸附等温线、吸附动力学参数等分析结果。
实验讨论：1. 对实验结果进行讨论，分析污泥炭的物理性质和化学组成对其吸附性能的影响。
2. 探讨污泥炭的吸附机制，例如表面吸附、孔隙扩散等。
3. 分析实验中可能存在的误差和改进方法，例如实验条件的控制、数据处理方法等。
4. 探讨污泥炭在环境治理、废水处理等方面的应用前景。
结论：1. 污泥炭制备和分析实验结果表明，炭化程度对污泥炭的物理性质和化学组成有显著影响。
2. 污泥炭具有良好的吸附性能，可以作为处理废水和有机污染物的有效吸附材料。
3. 污泥炭的吸附机制主要包括表面吸附和孔隙扩散两种方式。
4. 污泥炭在环境治理和废水处理等方面具有广阔的应用前景，但仍需要进一步研究和改进。
参考文献：[1] 张三，李四. 污泥炭制备与应用[M]. 北京：化学出版社，2010.[2] Wang, X., Liu, J., Zhang, K., et al. Adsorption of organic contaminants from water using sludge-derived biochars: a review[J]. Journal of Environmental Management, 2020, 266: 110555.[3] Zhou, L., Liu, J., Luo, Z., et al. Adsorption of organic contaminants by sludge-derived hydrochars: Roles of adsorbent properties and solution chemistry[J]. Water Research, 2017, 125: 200-210.。
污泥活性炭的热解制备及应用研究进展
污泥活性炭的热解制备及应用研究进展污泥活性炭的热解制备及应用研究进展引言污泥是城市生活废水处理的产物，含有大量的有机物质和重金属离子等污染物。
传统的处理方法往往无法彻底去除污泥中的这些有害物质，会造成二次污染的隐患。
活性炭作为一种能够吸附有机物质和重金属离子的有效材料，逐渐受到人们的关注。
本文将对污泥活性炭的热解制备及应用进行综述。
一、污泥活性炭的制备方法1. 物理热解法物理热解法是将污泥样品通过高温处理，使其转化为活性炭。
常用的物理热解方法有高温燃烧、高温蒸汽处理等。
这些方法能够有效去除污泥中的有机物质和水分，使得污泥得到破坏和膨胀，生成具有活性的炭材料。
2. 化学热解法化学热解法是在物理热解的基础上，引入化学物质进行处理。
常见的化学热解方法有碱熔法、酸处理法等。
这些方法能够在高温条件下，促使污泥中的有机物质和重金属离子转化为可吸附的物质，并且能够调控活性炭的孔径和孔隙结构，提高其吸附性能。
二、污泥活性炭的应用1. 水处理污泥活性炭广泛应用于水处理领域，主要用于去除水中的有机物质、异味物质和重金属离子等。
由于其具有较大的比表面积和孔隙结构，能够有效吸附污染物质，使得水质得到净化和提升。
2. 空气净化污泥活性炭还可以用于空气净化领域。
它能够吸附空气中的有害气体和异味物质，如二氧化硫、甲醛等。
通过调节活性炭的孔径和孔隙结构，可以提高其去除空气中有害物质的效果。
3. 废气处理在工业生产中，常常会产生大量的有害气体和污染物。
污泥活性炭可以作为吸附剂，用于废气处理领域。
它能够快速吸附废气中的有机物质和重金属离子，达到净化废气的目的。
4. 能源回收污泥活性炭在热解制备过程中，产生的热能可以被回收利用。
通过高温燃烧，可以将污泥转化为炭燃料，进一步提高资源利用效率。
结论污泥活性炭作为一种有效的吸附材料，已经广泛应用于水处理、空气净化、废气处理等领域。
不同的制备方法和处理条件会对活性炭的吸附性能产生影响。
因此，在进一步的研究中，需要探索更为高效的制备方法，并且优化其吸附性能，以满足不同领域的需求5. 土壤修复污泥活性炭在土壤修复中也有广泛的应用。
利用污泥制备活性炭及其吸附特性的研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2017年第36卷第10期·3876·化 工 进展利用污泥制备活性炭及其吸附特性的研究进展张俊杰1，邵敬爱1，2，黄河洵3，安瑞3，金前争1，张世红1，陈汉平1，2（1华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧国家重点实验室，湖北 武汉 430074；2华中科技大学能源与动力工程学院新能源科学与工程系，湖北 武汉 430074；3深圳市水务(集团)有限公司，广东 深圳518031） 摘要：污泥作为城市、工业活动的副产物影响人们生活和生态环境，而以污泥制备污泥活性炭的方式进行资源化利用，使得污泥活性炭作为一种低成本吸附剂可以有效吸附废水中污染物以及脱硫脱硝，从而达到“以污治污”的效果。
本文从污泥活性炭的制备方法、吸附特性和吸附反应模型3个方面对污泥制备活性炭研究进展进行综述，着重讨论了污泥来源、炭化方式、活化方式以及添加剂种类等因素对于污泥活性炭制备的影响，阐述了其对于金属离子、染料、抗生素等有害物的吸附特性，在此基础上，本文又列举了近些年污泥基活性炭在吸附过程中对于吸附等温模型以及吸附动力学模型的拟合情况。
同时本文指出目前研究局限于制备追求比表面积的活性炭，而且该技术仍存在技术工艺成本较高的问题以及二次污染风险，对研究方向作出展望，即应结合根据不同的污泥来源，选取合适的制备方式以及应用领域。
关键词：污泥；活性炭；制备方法；吸附应用中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2017）10-3876-11 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0193Review on the preparation of activated carbon from sludge and itsadsorption characteristicsZHANG Junjie 1，SHAO Jingai 1，2，HUANG Hexun 3，AN Rui 3，JIN Qianzheng 1，ZHANG Shihong 1，CHEN Hanping 1，2（1State Key Laboratory of Coal Combustion ，School of Energy and Power Engineering ，Huazhong University of Scienceand Technology ，Wuhan 430074，Hubei ，China ；2Department of New Energy Science and Engineering ，School of Energy and Power Engineering ，Huazhong University of Science and Technology ，Wuhan 430074，Hubei ，China ；3ShenzhenWater Group ，Shenzhen 518031，Guangdong ，China ）Abstract ：As a by-product of civil and industrial activities ，sludge influences people's life and theecological environment greatly. The preparation of activated carbon from sewage sludge can solve this problem ，which also makes it possible to fight against pollution by means of pollution. The activated carbon derived from sewage sludge is a kind of low-cost adsorbent ，which can effectively adsorb pollutants in wastewater ，desulfurization and denitrification. This paper reviewed the research progress of sewage sludge based activated carbon through three main areas ：preparation ，adsorption properties and adsorption models. The effects of the sludge source ，carbonization ，activation and additives on sludge activated carbon preparation were discussed. The adsorption properties for metal ions ，dyes ，antibiotics and other harmful substances were elaborated. On this basis ，this paper also listed the理与污染物控制。
PEI改性污泥生物炭的制备及其吸附性能研究
PEI改性污泥生物炭的制备及其吸附性能研究PEI改性污泥生物炭的制备及其吸附性能研究引言：近年来，水污染问题日益突出，有效治理水污染已成为全球共同关注的课题。
生物炭因其具有良好的吸附性能，被广泛应用于水处理领域。
然而，纯生物炭的吸附性能存在一定的局限性。
因此，为了进一步提高生物炭的吸附能力，许多研究采用了化学改性的方法。
本文旨在探究将聚乙烯亲和胺（PEI）改性应用于污泥生物炭制备中，并研究其吸附性能的影响。
一、制备PEI改性污泥生物炭的方法（一）原料准备：以活性污泥为原料，首先经过预处理和固液分离处理，得到污泥样品。
（二）炭化过程：将污泥样品放入炉中，在无氧条件下进行炭化处理。
通过调节炭化温度和时间，得到污泥生物炭。
（三）PEI改性：将得到的污泥生物炭与一定浓度的PEI溶液搅拌，并在恒温条件下静置一段时间，使PEI能够充分渗透到炭材料内部。
然后将改性后的炭材料进行洗涤、干燥和筛选等步骤，制备PEI改性污泥生物炭。
二、吸附性能测试及结果分析（一）吸附性能测试方法：采用静态吸附实验，将一定质量的PEI改性污泥生物炭与某种污染物溶液接触一段时间，然后用适当萃取液将溶液中的污染物浓缩。
通过测试溶液中污染物的浓度变化，计算吸附量并绘制吸附等温线及动力学曲线。
（二）吸附性能结果分析：PEI改性后的污泥生物炭与未改性生物炭相比，具有更高的吸附能力。
此外，通过对不同pH值、温度和起始溶液浓度等条件的考察，发现影响PEI改性污泥生物炭吸附性能的因素较多。
三、吸附机理的探讨PEI改性污泥生物炭的吸附性能提升可能与以下因素有关：首先，PEI改性使得炭材料表面原有的羟基、羧基等官能团增多，增加了吸附位点的数量；其次，PEI分子的烷基链与炭材料形成π-π堆积结构，增强了吸附剂与污染物的相互作用力；最后，PEI改性还能提供碳材料之间相互连接的功能，形成更稳定的炭材料结构，从而提高了其吸附性能。
四、应用前景PEI改性污泥生物炭在水处理领域具有广阔的应用前景。
生物炭制备及其性能研究进展
生物炭制备及其性能研究进展生物炭制备及其性能研究进展生物炭利用工农业有机废弃物、污水处理产生的污泥等在一定的温度、氧气条件下，通过合适的工艺方法将有机物干燥裂解成稳定、难溶、富碳的超强吸附性物质。
生物炭原材料尺寸的大小会影响到生物炭产率，主要表现为尺寸增大生物炭产量随之增加。
不同的制备材料与工艺条件影响生物炭的性能，且生物炭的产率、吸附性等特性影响其在土壤环境质量改良、农业温室气体减排以及土壤污染联合修复中作用效能。
生物炭作为一种再生可利用材料，在农业、工业以及环境修复领域具有广泛的应用前景，研究生物炭的制备、改性及适用性具有重要意义。
因此，在汉斯出版社《化学工程与技术》期刊中，有论文总结了生物炭的制备及改性方法，分析制备材料、制备温度等因素对生物炭性能影响，对并生物炭制备及应用研究进行了展望。
根据生物炭制备过程中热裂解技术的不同，生物炭制备方法主要有炭化法、水热炭化法、气化法和微波热解法等。
不同方法制备生物炭的过程中主要受炭化温度、炭化速率、炭化压力、停留时间、催化剂、气象滞留期、生物质种类等因素影响。
其中，炭化法制备生物炭的产率为10%~35%，与加热温度、速率反应停留时间整体呈反比。
炭化裂解温度在400℃~1300℃之间，且温度越高裂解成炭时间越短。
微波热解法是在波长1mm~100cm、限氧、400℃~500℃条件下，通过微波加热使原材料升温并裂解，相对可控性好、准备成本低。
近年来，随着纳米技术的迅速发展，研究者通过生物炭基纳米复合材料，引入纳米材料的优势，以对生物炭进行改性，优化比表面积、孔隙体积与表面活性位带点等。
研究表明，磁性生物炭大大增加了生物炭在环境修复领域广泛饮用的可能性。
如磁性水葫芦生物炭可基本去除水中As，而相同条件下未改性的生物炭的去除率仅为8.9%。
此外，利用金属氧化物、石墨烯、多壁碳纳米管等功能性纳米粒子，通过慢速裂解制备杨木、松木、花生壳以及甘蔗渣等为原料的生物炭，可明显改善生物炭材料，大幅提高生物炭吸附性能。
污泥基生物炭粒制备及其对Cd2+的吸附效果研究
６００mi
n时取溶液并通过 ０
４５μm 滤膜过滤,用火焰Ｇ原子吸收法测定 Cd２＋ 的浓度.
为进一步评价 SSBP 的吸附特 性 及 其 速 率 控 制 步 骤 和 机 理,本 研 究 采 用 拟 一 级 动 力 学、拟 二 级 动 力
学、颗粒内扩散动力学和 El
ov
i
ch 方程 ４ 种模型来描述 SSBP 对 Cd２＋ 的吸附特性.模型方程如下:
对 Cd２＋ 的处理效果及吸附特征,为污泥基生物炭粒制备及其对重金属污水的处理提供理论和技术支撑.
收稿日期:
２０２２
Ｇ
０７
Ｇ
０３
基金项目:安徽省高等学校研究生科研基金资助项目(
YJS２０２１０４５２)
作者简介:陈 宇(
１９９７
Ｇ),女,安徽宿州人,硕士研究生.
通信作者:徐大勇(
１９８１
Ｇ),男,江西上饶人,教授,博士.
含量,且对重金属等污染物均具有良好的吸附性能 [８].值得注意 的 是,现 阶 段 的 研 究 中,大 多 围 绕 生 物 炭
粉末(
d＜０
２５mm),鲜有学者研究有关生物炭粒(
d＞１mm)的 性 能 特 征.然 而 实 际 应 用 中,粉 末 状 的 生
物炭应用范围较小,且不利于作为基质或填料以及回收利用,因此对颗粒状污泥基生物炭的制备及其性能
gh )];
[
１８]
④El
ov
i
ch 方程 .
１
Qt ＝ l
n(
ab
t＋１),
b
式中,
a、
b 为 El
ov
i
ch 方程常数.a 为初始吸附速率[
mgh)];
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第47卷第18期2019年9月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.47No.18Sep.2019污泥基生物炭的水热法制备及吸附性能研究*余春沐,陈杰明,李智鹏,陈晓娟,徐 颂,陈 忻(佛山科学技术学院环境与化学工程学院,广东 佛山 528000)摘 要:以城镇污水处理厂剩余污泥为原料,通过水热法制备生物炭,并研究所得生物炭在不同条件(吸附剂投入量㊁溶液浓度㊁pH 值和温度)下对刚果红废水的吸附效果㊂研究结果表明,所得生物炭产率高,且在酸性条件下对刚果红具有较好的吸附性能;温度对污泥基生物炭吸附性能的影响很小;当体系反应温度为25℃,溶液pH 值为3时,投加2g /L 生物炭,可将20mg /L 的刚果红废水吸附完全㊂关键词:剩余污泥;生物炭;水热法;吸附性能 中图分类号:TX789 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2019)18-0057-04*基金项目:广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目(No:粤教高函[2018]179号);广东省高等教育教学研究和改革项目(No:2017573);佛山科学技术学院博士启动项目(No:gg07014);佛山科学技术学院大学生创新创业训练计划项目(No:S201911847133)㊂第一作者:余春沐(1997-),男,本科生,环境工程专业㊂通讯作者:陈晓娟(1989-),女,博士,主要从事环境工程专业的教学科研工作㊂Preparation of Sludge-based Biochar by Hydrothermal Method and ItsAdsorption Performance for Congo Red Wastewater *YU Chun -mu ,CHEN Jie -ming ,LI Zhi -peng ,CHEN Xiao -juan ,XU Song ,CHEN Xin(College of Environment and Chemical Engineering,Foshan University,Guangdong Foshan 528000,China)Abstract :Biochar was prepared by the hydrothermal method from excess sludge of municipal wastewater treatment plant.The adsorption effect of biochar on Congo Red wastewater under different conditions (concentration of adsorbent,initial concentration of Congo Red,solution pH and reaction temperature)was studied.The results showed that the obtained biochar exhibited high yield and good adsorbability to Congo Red under acidic conditions,while temperature had little effect on the adsorbability of sludge-based biochar.Moreover,20mg /L of Congo Red can be completely adsorbed by adding 2g /L biochar when the reaction temperature was 25℃and the solution pH value was 3.Key words :excess sludge;biochar;hydrothermal method;adsorption我国城镇化进程的加快致使生活污水产生量越来越大,而污水处理过程中产生的剩余污泥所带来的各种问题也日益凸显㊂据统计,每处理1万吨生活污水可产生5~8吨含水率约80%的污泥[1-4]㊂由于剩余污泥的产生量大㊁含水率高,其处理已成为影响污水厂可持续运行的关键㊂目前,剩余污泥常用的处理技术有:堆肥㊁卫生填埋㊁焚烧等[5-6]㊂由于污泥中富集了大量难生物降解的有机物㊁重金属㊁病原微生物等,我国已明令禁止将剩余污泥用作农田肥料,堆肥法已受到大大限制;卫生填埋通常需要适宜的沟壑环境㊁占地面积大,许多城市已不具备相关条件;焚烧法通常需要脱水预处理来提高热值,建设和运行成本高㊂由于污泥的有机质含量较高,若能实现资源化利用则可变废为宝,污泥资源化利用的途径有[7-8]:热解制柴油和天然气㊁焚烧发电㊁制备生物炭材料㊂近年来,生物炭材料由于具有吸附容量大价格低等优点,而被广泛应用于空气净化㊁水体净化㊁重金属吸附等领域㊂污泥制生物炭的方法有[9-12]:微波热解法㊁热裂解法和水热炭化法㊂相较于另两个方法,水热炭化法因在实际操作中不受物料含水率的制约,无需对污泥预先进行干燥而更具有优势㊂此外,该法所制备的生物炭不仅产率高,而且可保留大量的可提高活性炭吸附性能的含氧官能团㊂因此,本文利用污水处理厂剩余污泥,通过水热法制备生物炭,并研究了不同条件下所制备生物炭对刚果红废水的吸附性能㊂1 实 验1.1 污泥基生物炭的制备剩余污泥来自于某城镇污水处理厂㊂首先将剩余污泥进行烘干研磨预处理,并过80目筛㊂在200mL 水热反应釜中加入预处理后的剩余污泥30g 和去离子水150mL,密闭反应釜后置于加热炉中,程序升温至200℃,并维持恒温8h㊂反应结束后待反应釜冷却至室温,将产物收集并用真空抽滤机过滤,在80℃烘箱中干燥后,充分研磨至80目,即得污泥基生物炭㊂58 广 州 化 工2019年9月1.2 污泥基生物炭的物化性质测定生物炭产率测定:水热炭化反应后产生的生物炭重量与原材料重量之比㊂生物炭pH值测定:称取未干燥的2.5g生物炭样品,置于100mL锥形瓶中,加入50mL超纯水,用保鲜膜密封,在水浴锅中缓慢加热煮沸5min后过滤,弃去初滤液5mL,pH计测定冷却后的余液㊂根据上述测定方法,所制备污泥基生物炭的基本性质为:产率72.37%,pH值为7.89㊂1.3 吸附实验准确称取一定量的吸附剂于500mL烧杯中,并加入250mL一定浓度的刚果红溶液,分别用1mol/L的NaOH溶液和HNO2溶液调节pH值,在设定一定温度且150r/min的恒温磁力搅拌器上,间隔一定时间取上清液,并用0.45μm滤膜过滤后,利用紫外-可见分光光度计在497nm下测量吸光度,并测试反应后溶液的pH值㊂1.4 数据分析1.4.1 生物炭吸附容量生物炭吸附容量依据式(1)计算:Q e=V(C0-C e)m(1)式中:Q e为吸附平衡时生物炭的吸附容量,mg/g;V为吸附质溶液体积,L;C0为吸附质的初始质量浓度,mg/L;C e为吸附平衡时吸附质剩余质量浓度,mg/L;m为生物炭样品质量,g㊂1.4.2 吸附等温线Freundlich等温模型是基于吸附剂表面不同位点具有不同的表面能的假设而提出,Freundlich方程如式(2)所示,其线性表达式如式(3)所示㊂Q e=K F C1/n e(2)log Q e=log K F+1()n log C e(3)式中:C e表示达到吸附平衡时刚果红溶液的浓度,mg/L; Q e表示平衡时吸附剂的吸附容量,mg/g;K F是Freundlich吸附平衡常数,mg(1-1/n)㊃L1/n㊃g-1;K F值越高说明吸附剂的吸附容量越大;n表示吸附剂的吸附性能强度,n>1表示吸附性能良好,而n<1则表示吸附比较困难㊂2 结果与讨论2.1 不同实验条件下污泥基生物炭对刚果红的吸附性能2.1.1 生物炭投加量对其吸附性能的影响不同生物炭投加量条件下,生物炭对刚果红废水的吸附性能如图1(a)所示,可知,在60min吸附时间里,生物炭对刚果红的吸附率逐渐增大并逐渐趋于平衡;且随着吸附剂用量的增加,刚果红的去除率增加较快;当吸附剂用量为0.5g时,吸附30min后,刚果红的去除率即可达到96.05%㊂反应液的pH值随时间的变化曲线如图1(b)所示,可以看出,总体上来说,在投加生物炭进行吸附反应后刚果红溶液pH值先有微小程度的下降,而后随着反应时间的延长逐渐趋于平衡,并接近中性㊂图1 不同吸附剂投加量条件下生物炭的去除率(a)和反应液pH值随时间的变化曲线(b)Fig.1 The effect of adsorbent dosage on the adsorptionefficiency(a)and pH value of Congo Red solutionbefore and after reaction(b)2.1.2 刚果红初始浓度对污泥基生物炭吸附性能的影响图2 刚果红初始浓度对污泥基生物炭吸附性能的影响(a)和反应前后刚果红溶液pH值(b) Fig.2 The effect of initial concentration on the adsorptionefficiency of sludge-based biochar(a)and pH valueof Congo red solution before and after reaction(b)第47卷第18期余春沐,等:污泥基生物炭的水热法制备及吸附性能研究59 刚果红不同初始浓度对污泥基生物炭吸附性能的影响如图2(a)所示㊂可以看出,随着浓度的增加,刚果红去除率不断下降㊂当初始浓度达到60mg /L 之后,去除率变化迅速㊂当初始浓度为10mg /L 时,60min 的吸附时间,刚果红的去除率达到97.1%,当初始浓度为200mg /L 时,去除率仅有39.7%㊂这主要是由于,随着刚果红初始浓度的增加,生物炭的活性位点逐渐被占据完全,并达到饱和,可吸附的刚果红量是一定的,继续增加刚果红初始浓度,反而会使其去除率下降㊂由图2(b)可知,总体上来说,在不同刚果红初始浓度条件下,反应溶液pH 值均有略微下降㊂2.1.3 反应溶液pH 值对污泥基生物炭吸附性能的影响溶液pH 决定着溶液中吸附溶质质子化电荷状态和吸附剂表面的电荷状态,因此对吸附过程影响较大㊂本论文研究了溶液pH 为3㊁7.89和9时,污泥基生物炭对刚果红废水吸附性能的影响,实验结果如图3所示㊂由图3可知,随着溶液pH值的增加,刚果红的去除率大大降低㊂当溶液pH 为3时,10min 的吸附时间内,刚果红废水的去除率即达到了100%㊂这是由于酸性条件下,刚果红主要以阳离子形式存在,有利于污泥基生物炭对刚果红的吸附㊂图3 不同溶液PH 条件下污泥基生物炭的吸附性能Fig.3 The effect of pH on the adsorption efficiency ofsludge-based biochar2.1.4 反应温度对污泥基生物炭吸附性能的影响图4表示不同反应温度下污泥基生物炭对刚果红废水的吸附效果,可以看出,温度的变化对刚果红去除率的影响很小㊂当溶液初始pH =3时,反应温度为25℃㊁35℃和45℃,刚果红去除率的变化幅度在3%以内㊂图4 反应温度对污泥基生物炭吸附性能的影响Fig.4 The effect of temperature on the adsorption efficiencyof sludge-based biochar2.2 吸附等温线污泥基生物炭对刚果红的吸附等温线如图5所示,由Freundlich 模型拟合的等温线参数也在图5中显示(其中Q e20是平衡溶液浓度为20mg /L 时的吸附容量)㊂R 2值为0.921,说明Freundlich 等温线适合描述污泥基生物炭的吸附特性,此吸附为多分子层的化学性吸附㊂此外,样品对应的n 值大于1,说明污泥基生物炭对刚果红的吸附较易进行㊂图5 污泥基生物炭对刚果红的吸附等温线Fig.5 Adsorption isotherm of Congo Red on sludge-based biochar3 结 论以污水处理厂剩余污泥为原料,通过水热法处理得到的生物炭,不仅产率高,还能够有效地处理刚果红废水㊂酸性条件有利于污泥基生物炭对刚果红的吸附,而温度对污泥基生物炭吸附性能的影响很小㊂参考文献[1] Laturnus F,ArnoLd K,Gron anic contaminants from sewagesludge applied to agricultural soils [J].Environmental Science and Pollution Research-International,2007,14(1):53-60.[2] Fytili D,Zabaniotou A.Utilization of sewage sludge in EU applicationof old and new methods -a review [J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2008,12(1):116-140.[3] Ren S.Assessing wastewater toxicity to activated sludge:recent research and developments [J].Environment International,2004,30(8):1151-1164.[4] Gasco G,Blanco C,Guerrero F.The influence of organic matter onsewage sludge pyrolysis [J ].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2005,74(1):413-420.[5] 闫宏图,陆涛,刘天赐,等.城市污泥处理处置现状及应用[J].建材与装饰,2018(44):105-106.[6] 郑轶雄.焚烧方法处理污泥[J].山西建筑,2013,39(33):195-196.[7] Mendez A,Paz-ferreiro J,Araujo F,et al.Biochar from pyrolysis ofdeinking paper sludge and its use in the treatment of a nickel polluted soil[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,2014,107:46-52.[8] 程国淡,黄青,张凯松,等.热解温度和时间对生物干化污泥生物炭性质的影响[J].环境工程报,2013,7(3):1133-1138.[9] 赵文霞,任爱玲,郭斌.污泥制备活性炭过程中重金属含量的变化趋势[J].环境科学与技术,2009,32(12):60-62.(下转第116页)116 广 州 化 工2019年10月2.5 黄连与土壤中无机元素间的逐步回归分析表8 逐步线性回归分析Table8 Stepwise linear regression analysis元素回归方程决定系数R2NaCaK Y=0.582X8+0.9520.552Mg Y=0.065X2+0.937X7-0.3050.719根据19份黄连样品及其生长土壤中钠㊁钾㊁钙㊁镁元素的含量,采用SPSS统计软件进行逐步线性回归分析㊂以土壤中Na(X1)㊁Ca(X2)㊁K(X3)㊁Mg(X4)和黄连中Na(X5)㊁Ca (X6)㊁K(X7)㊁Mg(X8)元素含量作自变量,以黄连中钠㊁钾㊁钙㊁镁元素含量作因变量(Y),采用多变量逐步回归法,逐步去除对黄连样品中元素含量影响不大的因子,找到对黄连中四种元素含量影响较大的因子,建立黄连中无机元素含量与主导因子的回归方程,见表8㊂由表8分析得出,对黄连中钾(K)元素含量有主要影响的是黄连中的镁(Mg)元素,镁(Mg)元素含量对钾(K)元素含量有正向促进作用,相关系数为0.582,决定系数R2为0.552㊂黄连中镁(Mg)元素含量主要受土壤中钙(Ca)元素及黄连中钾(K)元素含量的影响,且这两种元素对黄连中镁(Mg)元素含量都有正向促进作用,但黄连中钾(K)元素的促进作用要大于土壤中钙(Ca)元素的作用(K的相关系数为0.937,Ca的相关系数为0.065)㊂其他元素与黄连中的元素含量并不存在明显关系㊂3 结 论利用火焰原子吸收光度法实验测定及数据处理,得到了黄连样品及其土壤中钾㊁钠㊁钙㊁镁四种无机元素含量的大致范围,以及这四种元素含量的大体峰形㊂在土壤中,它们大致呈现出Na>Mg>Ca>K的趋势,在黄连样品中,它们呈现出Ca> Mg>K>Na的趋势㊂使用SPSS统计软件对黄连样品及其生长土壤中的四种无机元素含量进行相关性分析和线性逐步回归分析,发现黄连样品中的钾元素和镁元素可以正向相互促进,且土壤中的钙元素对黄连样品中的镁元素有正向促进作用,呈正相关㊂土壤中无机元素的含量在一定程度上影响到植物体内无机元素的含量,这对黄连药材品质的评价以及黄连的合理种植和保护从无机元素的角度可提供一定的参考㊂实验方法较简单㊁科学,可靠性强㊂参考文献[1] 中华人民共和国药店委员会编.中华人民共和国药典一部[M].北京:化学工业出版社,2005:191.[2] 柳鑫,杨艳芳,宋红萍,等.基于MaxEnt和ArcGIS的黄连生长适宜性区划研究[J].中国中药杂志,2016,41(17):3186-3193. [3] 冯佳俊.中药黄连解毒汤治疗2型糖尿病患者的临床效果[J].中国处方药,2019,17(04):94-95.[4] 时晓媞.川产黄连及其炮制品降糖化学成分与药效研究[D].成都:西南交通大学,2017.[5] 李欢,潘林梅,朱华旭.黄连解毒汤对老年痴呆症的药效学研究综述[J].现代中药研究与实践,2010,24(04):86-88.[6] 杨月,陈艳姣,张爱琛,等.土壤无机元素含量与三七药材品质的关系[J].中国实验方剂学杂志,2018,24(13):47-53.[7] 刘建明,亓昭英,刘善科,等.中微量元素与植物营养和人体健康的关系[J].化肥工业,2016,43(03):85-90,103.[8] 武志菲.202味常用运动损伤中药8种元素含量与功效特征研究[D].太原:太原理工大学,2017.[9] 潘媛,宋旭红,王钰,等.不同产地栀子药材㊁土壤无机元素含量特征与有效成分的相关性研究[J].天然产物研究与开发,2018,30(03):451-460.[10]樊吉祥.试分析土壤肥料与农产品质量的相关性[J].农民致富之友,2018(24):54-55.[11]李亚杰,龙澜,杨永康,等.恩施道地药材黄连的质量标准研究[J].湖北民族学院学报(自然科学版),2012,30(04):443-445.(上接第59页)[10]李保强,刘钩,李阳,等.生物质炭的制备及其在能源与环境领域中的应用[J].生物质化学工程,2012,46(1):34-38. [11]桂成民,李萍,王亚炜,等.剩余污泥微波热解技术研究进展[J].化工进展,2015,34(9):3435-3475.[12]Devi P,Saroha A K.Simultaneous adsorption and dechlorination ofpentachlorophenol from effluent by NI-ZVI magnetic biochar composites synthesized from paper mill sludge[J].Chemical Engineering Journal, 2015,271:195-203.。