污泥基生物炭的制备及其对重金属的吸附性能
生物炭的环境吸附行为及在土壤重金属镉污染治理中的应用
生物炭的环境吸附行为及在土壤重金属镉污染治理中的应用一、本文概述本文旨在探讨生物炭的环境吸附行为及其在土壤重金属镉污染治理中的应用。
我们将概述生物炭的基本性质及其环境吸附行为的原理，包括其表面性质、官能团种类和分布以及其对不同污染物的吸附机制。
随后，我们将详细介绍生物炭在土壤重金属镉污染治理中的应用，包括其对镉的吸附效果、影响因素以及在实际应用中的可行性。
我们还将对生物炭的应用前景和潜在风险进行评估，以期为其在土壤重金属污染治理中的进一步应用提供理论支持和实践指导。
通过本文的研究，我们期望能够为生物炭在环境保护领域的应用提供新的思路和方法，同时为土壤重金属污染治理提供更为有效和环保的解决方案。
二、生物炭的吸附特性生物炭作为一种具有多孔结构和巨大比表面积的炭质材料，表现出优异的吸附性能。
其吸附特性主要源于其丰富的表面官能团（如羧基、酚羟基、内酯基等）以及多孔结构形成的微孔和大孔。
这些官能团和孔结构使得生物炭能够有效地吸附环境中的重金属离子、有机物和其他污染物。
生物炭的吸附过程通常包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要依赖于生物炭的孔结构和表面积，通过范德华力等物理作用力将污染物吸附在表面。
而化学吸附则涉及到生物炭表面的官能团与污染物之间的化学反应，如离子交换、络合反应等。
这种双重吸附机制使得生物炭在多种污染物的去除中表现出良好的应用潜力。
在重金属镉的吸附中，生物炭的吸附能力受多种因素影响，包括生物炭的制备条件、表面性质、镉离子的浓度、pH值以及共存离子等。
一般来说，生物炭的吸附能力随着镉离子浓度的增加而增强，但过高的浓度可能导致吸附饱和。
pH值对生物炭吸附镉离子的影响也显著，通常在中性或弱碱性条件下，生物炭对镉离子的吸附能力较强。
共存离子则可能通过与镉离子竞争吸附位点而降低生物炭的吸附效率。
为了进一步提高生物炭对镉离子的吸附性能，研究者们通过改性、复合等方法对生物炭进行改良。
例如，利用化学试剂对生物炭进行表面修饰，引入更多的活性官能团；或将生物炭与其他吸附材料（如活性炭、膨润土等）进行复合，形成具有协同吸附效应的新型复合材料。
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。
《2024年生物炭基功能材料开发及其对抗生素和重金属吸附性能研究》范文
《生物炭基功能材料开发及其对抗生素和重金属吸附性能研究》篇一一、引言随着人类活动的不断增加，环境污染问题日益严重，尤其是水体污染问题备受关注。
其中，抗生素和重金属是水体污染的主要来源之一。
因此，研究和开发有效的水处理技术成为环境保护领域的重点研究方向。
生物炭基功能材料因其具有良好的吸附性能和生物相容性，成为近年来研究热点之一。
本文旨在研究生物炭基功能材料的开发及其对抗生素和重金属的吸附性能，以期为水处理技术的发展提供新的思路和方法。
二、生物炭基功能材料的开发2.1 材料制备生物炭基功能材料的制备主要采用生物质炭化技术，通过高温热解生物质原料得到生物炭。
在此基础上，通过引入功能性基团或掺杂其他材料，制备出具有特定功能的生物炭基功能材料。
常见的生物质原料包括农业废弃物、林业剩余物等。
2.2 材料性质生物炭基功能材料具有多孔结构、高比表面积、良好的化学稳定性和生物相容性等优点。
同时，通过引入功能性基团或掺杂其他材料，可以进一步改善材料的吸附性能和选择性。
此外，生物炭基功能材料还具有良好的再生性能和环保性能，可广泛应用于水处理、土壤修复等领域。
三、抗生素和重金属的吸附性能研究3.1 抗生素的吸附抗生素在医疗、农业等领域广泛应用，但过度使用会导致其进入水体环境，对生态环境和人类健康造成潜在威胁。
生物炭基功能材料具有优良的抗生素吸附性能，能够有效地去除水中的抗生素。
研究表明，材料的比表面积、孔径分布、表面官能团等性质对抗生素的吸附性能具有重要影响。
此外，材料的pH值、离子强度等环境因素也会影响抗生素的吸附效果。
3.2 重金属的吸附重金属是水体污染的另一重要来源，其对人体健康和生态环境具有较大的危害。
生物炭基功能材料对重金属离子具有较好的吸附性能，能够有效地去除水中的重金属离子。
研究表明，材料的表面电荷、官能团类型和数量、孔径大小等因素对重金属离子的吸附性能具有重要影响。
此外，材料的共吸附现象和竞争吸附现象也需考虑。
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。
污泥生物炭重金属吸附剂的制备及改性研究进展
11083赵伟繁等：污泥生物炭重金属吸附剂的制备及改性研究进展文章编号：1001-9731(2020)11-11083-06污泥生物炭重金属吸附剂的制备及改性研究进展赵伟繁，戴亮，王刚，未碧贵，韩涛(兰州交通大学环境与市政工程学院，兰州730070)摘要：社会发展的节奏加快使得工业废水和生活污水的排放量越来越大，污泥的产量也随之增加，同时环境中的重金属所带来的环境风险也日益严峻。
污泥生物炭具有发达的孔隙结构和丰富的官能团，而且化学性质稳定，是一种性能优异的重金属吸附材料，其具有原料来源广、低成本和良好的物理化学表面特性等优点，在重金属环境修复领域的应用前景广阔。
文章重点介绍了微波热解法、水热炭化法和常规热解法等污泥生物炭制备方法，以及酸改性、碱改性、蒸汽活化改性及浸渍法改性等物理化学改性方法，阐述各种制备方法及改性方法的研究现状，并予以评价，最后提出热解制备及功能性改性中实际面临的主要问题及今后发展的方向。
关键词：污泥生物炭；重金属；制备；改性；吸附中图分类号：TQ424;X705文献标识码:A DOI：10.3969/.issn.1()()1-9731.2()2().(1.0110引言污泥的处理处置作为最棘手的环境问题之一日益受到关注。
由于对污水处理的要求越来越严格，污水处理厂剩余污泥的产量逐年增加［1］o目前，我国大部分污泥被卫生填埋和焚烧，但是污泥填埋过程中会产生一系列问题，如空间有限、可能产生二次污染、公众形象不佳等。
污泥焚烧也存在投资大，运行费用较高,可能产生二次污染等问题。
污泥热解具有热解后体积小、致病菌消除、有机质转化为生物炭、生物燃料和生物油等优点，是一种很有前途的技术［2］。
热解后,污泥中的重金属大部分转化为残渣形态，被包裹在固溶体中玻璃化固定，通过热解(高于500C)可以将重金属进行有效固定［-4］。
由于污泥热解是在封闭的体系下进行，只需做好热解尾气的回收处理，就不会存在二次污染的问题。
生物炭对土壤重金属的吸附
生物炭对土壤重金属的吸附（中铁（石家庄）设计研究院有限公司，石家庄050000）生物炭作为一种新型的吸附剂，近年来成为环境、能源等领域的关注焦点。
生物炭对水和土壤中的重金属离子具有良好的吸附去除效果。
本文将从生物炭特性、原料、制备;生物炭对重金属吸附的机理;指出其在土壤污染处理中存在的问题和具有良好的应用前景。
标签：生物炭;重金属;吸附机理;土壤污染0 前言随着工农业生产的迅猛发展，大量工业“三废”、城市生活垃圾和污泥等污染物的排放和不恰当的处置，使得重金属在土壤中不断积累，产生污染。
含重金属农药和化肥的过量使用也加重了土壤重金属的污染负荷。
因重金属污染造成的农产品安全问题和巨大经济损失，引起了国内外的极大关注。
鉴于生物炭的多孔性以及较大的比表面积，作为改良剂时可改善土壤性质并增加农业产量、作为碳汇可减轻全球气候变化和作为吸附剂消除农业污染[1]。
1 生物炭特性生物碳是由生物残体在缺氧情况下，经高温慢热解（通常<700℃）产生的一类难熔、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物[2]。
生物炭含有一定量的灰分，矿质元素如Na、K、Mg、Ca等以氧化物的形式存在于灰分中，溶于水后呈碱性。
从微观结构看，生物炭多有紧密堆积、高度扭曲的芳香片层组成，具有乱层结构表面多孔，具有较大的比表面积和较高的表面能[3]，随裂解温度升高，生物炭酸性基团减少，碱性基团增加，总官能团减少，官能团密度减少。
不同材料，不同裂解方式对生物炭的比表面积影响很大。
一般来说，随裂解温度升高，比表面积增加。
但有些材料在裂解温度达到600℃-700℃时，比表面积反而下降。
生物炭经活化后可以显著增加其比表面积。
2 生物炭的原料生物碳本着“变废为宝”的理念，多种行业中的废弃物都可以加以利用，制造成为生物炭。
植物类废弃物主要有秸秆、稻草、米壳、树枝等，这些废弃物通常含丰富的碳元素。
若直接燃烧，会产生大量的CO2，不仅造成了资源浪费，还污染了环境，因此可以将它们制成生物炭进一步利用。
海藻酸钠固定化污泥基生物质炭对铜的吸附性能研究
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在 <N$ E浓度为 "% .3:;时"考 察 吸 附 剂 投 加 量, 温度,转速和 \D对吸附 效 果 的 影 响"其 中 吸 附 剂 投 加量 设 为 %9%C" %9&$" %9&A" %9$F" %9!$" %9F% 3:.3" \D为 &"$"!"F"""A"温度为 $%"$""!%"!""F% g"转速 为 %""%"&%%"&"%"$%% ,:.+)) MA结果与讨论 MCBA海藻酸钠 固 定 化 污 泥 基 生 物 质 炭 # YQY<$ 的 制
备方法研究 正交实验结 果 分 析 如 表 $ 所 示" 各 因 素 对 <N$ E 去除率的影响大 小 排 列 为% <sbsQs>" 初 始 交 联 时间对 <N$ E去 除 能 力 的 影 响 最 大) 另 外" 序 号 !,F 和 " 的 成 球 效 果 最 好) 根 据 极 差 分 析 结 果 可 知% YQY<的 最 优 制 备 方 案 为 Q$b$<&>& *&F+ ) 通 过 反 复 实验发 现 用 $" .;的 注 射 器" 在 离 液 面 高 度 &" K. 处"保持液体一滴 一 滴 连 续 流 下" 形 成 的 小 球 形 状 最 佳"大小适宜) MCM A YQY<对 重 金 属 铜 的 吸 附 效 果 研 究 MCMCB # 吸 附 动 力 学 吸附时间对 YQY<去除 <N$ E的影响如图 $ 所示)
生物炭吸附废水中重金属离子的研究进展
生物炭吸附废水中重金属离子的研究进展生物炭（biochar）是一种由生物质材料经过干燥、高温热解或炭化而制得的碳质产物。
由于其特殊的孔隙结构和化学性质，生物炭被广泛应用于吸附废水中的重金属离子。
本文将探讨生物炭在吸附废水中重金属离子方面的研究进展。
首先，生物炭的制备方法与性质对其吸附性能具有重要影响。
制备生物炭的原料种类、炭化温度和时间等因素会影响生物炭的孔隙结构和表面化学官能团的含量。
较高的炭化温度和时间能够使生物炭具有更多的微孔和介孔，提高其特定表面积和孔容，增加重金属离子的吸附位点。
此外，生物炭的表面官能团（如羟基、羧基和胺基等）也对重金属离子的吸附具有重要影响。
这些官能团能够与重金属离子形成氢键、配位键等化学键，增加吸附能力。
其次，生物炭对重金属离子的吸附行为受多个因素的制约。
pH值是影响重金属离子吸附的重要因素之一。
通常情况下，生物炭对重金属离子的吸附能力在酸性环境中较高，而在碱性环境中较低。
这是由于酸性环境下，生物炭表面官能团的负离荷有利于重金属离子的吸附。
此外，重金属离子的浓度、离子尺寸和电荷状态等也会影响生物炭对其吸附能力。
第三，各类生物炭对不同重金属离子的吸附能力存在差异。
研究表明，不同原料制备的生物炭对不同重金属离子的吸附能力存在显著差异。
例如，高炭化温度制备的生物炭更适合吸附铅离子，而较低炭化温度制备的生物炭则对镉离子的吸附效果较好。
此外，杏仁壳生物炭对铜离子的吸附性能更为突出，而竹炭则对镍离子的吸附效果较好。
因此，在实际应用中，应根据废水中重金属离子的特性选择合适的生物炭。
最后，生物炭的再生与废弃物资源化也是当前研究的热点。
当生物炭饱和吸附重金属离子后，可以采用各种方法对其进行再生，如酸碱洗法、电解法和生物修复等。
这不仅能够提高生物炭的重复利用率，还能够回收废弃物中的重金属离子。
因此，生物炭的研究不仅有助于净化废水，还具有环境保护和资源回收的双重效益。
综上所述，生物炭作为一种新型的吸附材料，在废水处理中具有良好的应用前景。
污泥基磁性生物炭及其对水体中铜离子的吸附性能
ｃｈａｒ ｗｅｌｌ. Ｔｈｅ ＭＢＣ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｓｅｗａｇｅ ｓｌｕｄｇｅ ｈａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙꎬ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｅａｓｙ ｔｏ
ｂａｔｃｈ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎａｎｏ￣ｓｉｚｅｄ γ￣Ｆｅ２ Ｏ３ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｇｒｅｗ ｏｎ ｔｈｅ
ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｂｉｏ￣ｃｈａｒ ｕｎｉｆｏｒｍｌｙꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＢＣ ｒｅａｃｈｅｄ １３ ５３ Ａｍ２ / ｋｇ. Ｉｎ
物炭基质及磁性生物炭再次用于吸附实验ꎬ重复
使用 ７ 次ꎬ用于评价其可回收性.
２ 结果与讨论
２ １ 磁性生物炭表面形貌特征
生物 炭 基 质 ＢＣ、 磁 性 生 物 炭 ＭＢＣ － ２ꎬ
ＭＢＣ － ５ 表面形貌特征如图 １ 所示. 由图 １ａ 可
知ꎬ由于化学活化与热解过程作用ꎬ污泥中纤维
素、脂肪、蛋白质等组分分解ꎬ形成生物炭基质ꎬ具
１ ２ 磁性生物炭物理化学特性表征
采用场发射扫描电子显微镜( ＺＥＩＳＳ Ｕｌｔｒａ ＆
利用微波诱导、Ｈ３ ＰＯ４ 及
Ｐｌｕｓ) 观察生物炭基质及磁性生物炭表面形貌特
吸附量为 １０ ５６ ｍｇ / ｇ. 生物炭来源于有机固体废
测定磁性生物炭的磁化曲线ꎬ利用傅里叶红外光
ＺｎＣｌ２ 活化污泥制备生物炭用于 Ｃｕ
《生物炭改性及其对铬(Ⅵ)污染土壤的吸附效应》
《生物炭改性及其对铬（Ⅵ）污染土壤的吸附效应》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，重金属污染已成为当前全球范围内面临的严重环境问题之一。
其中，铬（Ⅵ）因其高毒性和持久性，对土壤环境和人类健康构成了巨大威胁。
生物炭作为一种新型的环境友好型材料，因其多孔结构和良好的吸附性能，在重金属污染土壤的修复中显示出巨大的潜力。
本文旨在研究生物炭的改性方法及其对铬（Ⅵ）污染土壤的吸附效应，以期为重金属污染土壤的修复提供新的思路和方法。
二、生物炭的改性方法1. 材料与设备生物炭制备材料主要选取自农业废弃物，如稻草、玉米秸秆等。
改性过程中所使用的设备包括高温炭化炉、球磨机等。
2. 改性方法生物炭的改性主要包括物理改性和化学改性。
物理改性主要通过高温炭化、活化等手段提高生物炭的比表面积和孔隙结构；化学改性则是通过引入官能团或与其他材料复合，增强生物炭的吸附性能。
三、生物炭对铬（Ⅵ）污染土壤的吸附效应1. 实验方法采用批量吸附实验，将改性后的生物炭与铬（Ⅵ）污染土壤混合，测定不同条件下的吸附效果。
2. 结果与讨论（1）物理改性对吸附效果的影响：实验结果表明，经过高温炭化和活化处理的生物炭，其比表面积和孔隙结构得到显著提高，对铬（Ⅵ）的吸附能力也有明显增强。
这主要是由于生物炭的高比表面积和丰富的孔隙结构为其提供了大量的吸附位点。
（2）化学改性对吸附效果的影响：通过引入官能团或与其他材料复合的化学改性方法，可以进一步提高生物炭对铬（Ⅵ）的吸附能力。
这主要是因为改性过程中引入的官能团与铬（Ⅵ）发生络合反应，增强了生物炭对铬（Ⅵ）的亲和力。
同时，与其他材料的复合也提高了生物炭的稳定性和吸附性能。
（3）影响因素分析：吸附效果受pH值、温度、生物炭用量等因素的影响。
在适当的pH值和温度条件下，增加生物炭的用量可以显著提高对铬（Ⅵ）的吸附效果。
此外，不同种类的生物炭对铬（Ⅵ）的吸附能力也存在差异，这与其自身的物理化学性质有关。
生物炭的制备、表征及其对黄土吸附Cd(Ⅱ)Zn(Ⅱ)的影响及机制
生物炭的制备、表征及其对黄土吸附Cd(Ⅱ)Zn(Ⅱ)的影响及机制生物炭是一种通过热解植物残渣而制备的碳材料，具有高孔隙度和丰富的表面功能官能团。
在环境领域，生物炭因其良好的吸附性能而备受关注。
本文将研究生物炭的制备、表征及其对黄土吸附Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的影响和机制进行探讨。
首先，生物炭通过植物残渣在高温下热解得到。
一般来说，热解温度对生物炭的孔径结构和吸附性能有着重要影响。
高温热解可以增加生物炭中的孔径结构和表面积，从而提高其吸附能力。
此外，通过调整不同植物残渣的热解条件和配比比例，还可以获得不同孔径结构和表面官能团的生物炭，进而实现对特定污染物的高效吸附。
其次，通过扫描电子显微镜和氮气吸附等手段对生物炭进行表征。
扫描电子显微镜可以观察生物炭的外形和孔结构，了解其形貌特征。
氮气吸附实验可以评估生物炭的比表面积和孔径分布情况，从而揭示其吸附性能。
此外，傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱等表征手段还可以进一步分析生物炭的表面官能团组成和化学性质。
然后，该研究还考察了生物炭对黄土中Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附效果。
实验结果表明，生物炭对Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)具有较好的吸附性能。
吸附过程符合准二级动力学模型，且吸附量随初始浓度的增加而增加。
此外，生物炭对Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附吻合度较高，表明其对于不同金属离子有着相似的吸附机制。
最后，通过分析生物炭吸附过程中的主要机制，探究了其对Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)吸附的影响。
实验发现，生物炭的孔径结构和表面官能团是影响吸附性能的重要因素。
孔径结构可以提供更大的吸附表面积，而表面官能团则通过电荷诱导和络合作用来吸附金属离子。
此外，环境条件如溶液pH值和离子强度等也会对吸附过程产生影响。
综上所述，生物炭具有良好的吸附性能，对黄土中的Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)具有较强的吸附能力。
其制备和表征过程可以通过调整条件和配比来控制其孔径结构和表面官能团，从而实现对特定污染物的高效吸附。
污泥基活性炭去除水中重金属离子效能与动力学研究
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《生物炭改性及其对铬(Ⅵ)污染土壤的吸附效应》范文
《生物炭改性及其对铬（Ⅵ）污染土壤的吸附效应》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，土壤污染问题日益严重，尤其是重金属污染。
其中，铬（Ⅵ）因其高毒性和难以降解的特性，对环境和人类健康构成了严重威胁。
生物炭作为一种新型的土壤改良剂和污染物吸附剂，其在改善土壤环境和治理重金属污染方面显示出巨大潜力。
本文将详细介绍生物炭的改性过程及其对铬（Ⅵ）污染土壤的吸附效应。
二、生物炭的改性生物炭改性的目的是提高其比表面积、孔隙结构、表面官能团等性质，从而提高其对重金属离子的吸附能力。
改性方法主要包括物理改性、化学改性和生物改性。
1. 物理改性：物理改性主要利用高温、压力等物理手段对生物炭进行改性。
如高温碳化、物理活化等。
通过这些方法，可以增大生物炭的比表面积和孔隙度，从而提高其吸附能力。
2. 化学改性：化学改性则是通过引入特定化学物质或改变生物炭表面性质来增强其吸附性能。
例如，通过引入含有氮、氧、硫等元素的化合物，增加生物炭表面的活性位点。
3. 生物改性：生物改性是利用微生物或其他生物体在生物炭表面形成一层特殊的膜或物质，从而改变其表面性质。
这种方法在提高生物炭的吸附性能的同时，还可以增加其生物活性。
三、生物炭对铬（Ⅵ）污染土壤的吸附效应生物炭因其独特的物理和化学性质，对重金属离子具有很好的吸附作用。
特别是对于铬（Ⅵ）污染土壤，生物炭的吸附作用更为显著。
1. 吸附机制：生物炭对铬（Ⅵ）的吸附主要通过静电吸引、离子交换、表面络合等机制进行。
生物炭表面带有负电荷，可以与带正电荷的铬（Ⅵ）离子通过静电吸引作用结合。
此外，生物炭表面的官能团还可以与铬（Ⅵ）离子发生络合反应，形成稳定的络合物。
2. 影响因素：生物炭对铬（Ⅵ）的吸附受多种因素影响，如生物炭的类型、粒径、表面性质、土壤pH值、土壤中其他离子的浓度等。
一般来说，改性后的生物炭具有更高的比表面积和更丰富的表面官能团，因此对铬（Ⅵ）的吸附能力更强。
此外，土壤pH值也会影响铬（Ⅵ）的存在形式和生物炭的吸附性能。
《生物炭基功能材料开发及其对抗生素和重金属吸附性能研究》范文
《生物炭基功能材料开发及其对抗生素和重金属吸附性能研究》篇一一、引言随着现代工业和农业的快速发展，环境问题愈发严峻，其中以抗生素和重金属的污染问题尤为突出。
这些污染物主要通过水体和土壤的扩散与富集，严重危害生态环境及人类健康。
近年来，生物炭基功能材料以其卓越的吸附性能和环境友好性成为了治理环境问题的关键工具。
本文致力于开发新型生物炭基功能材料，并研究其对抗生素和重金属的吸附性能。
二、生物炭基功能材料的开发1. 材料选择与制备生物炭基功能材料主要采用农业废弃物如稻草、秸秆等作为原料，通过高温热解制备成生物炭。
然后，通过引入功能性物质（如纳米材料、天然高分子等）对生物炭进行改性，以提高其吸附性能。
2. 新型材料的特点新型生物炭基功能材料具有较高的比表面积、良好的孔隙结构和优异的化学稳定性。
此外，其表面含有丰富的活性基团，能够与抗生素和重金属离子发生化学反应或物理吸附。
三、抗生素和重金属的吸附性能研究1. 抗生素的吸附性能研究表明，新型生物炭基功能材料对抗生素具有较好的吸附性能。
通过实验发现，该材料能够快速吸附水中的多种抗生素，如四环素、磺胺类等。
这主要归因于其丰富的活性基团与抗生素分子之间的相互作用。
2. 重金属的吸附性能对于重金属离子，如铅、镉等，新型生物炭基功能材料同样表现出良好的吸附性能。
这主要得益于其较大的比表面积和丰富的孔隙结构，使得重金属离子能够在材料表面发生沉淀或离子交换等反应。
四、吸附机理探讨1. 物理吸附与化学吸附生物炭基功能材料对抗生素和重金属的吸附过程包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要依赖于材料的孔隙结构和比表面积，而化学吸附则涉及材料表面活性基团与污染物分子之间的相互作用。
2. 影响因素吸附性能受多种因素影响，如pH值、温度、离子强度等。
实验结果表明，在适当的pH值下，新型生物炭基功能材料能够充分发挥其吸附性能。
此外，适当的温度和离子强度也有助于提高吸附效果。
五、结论与展望通过开发新型生物炭基功能材料并研究其对抗生素和重金属的吸附性能，我们发现该材料在环境治理方面具有广阔的应用前景。
我国生物炭对水中重金属离子的去除研究工作
我国生物炭对水中重金属离子的去除研究工作随着人们生活水平的提高和工业化进程的加速，水体污染问题日益突出。
其中，水中存在的重金属离子是一种常见的污染物质，不仅具有较高的毒性和危害性，而且容易在生态系统中积累，对水环境和人类健康构成威胁。
因此，对水中重金属的去除变得极为重要。
而我国生物炭作为一种新型高效吸附材料，近年来受到了越来越多的关注。
一、生物炭的制备生物炭是通过通过热解、炭化等过程将生物质转化为一种高度孔隙化的吸附剂。
通常采用木材、秸秆、果壳等生物质作为原料，制备方法包括炭化、活化等过程。
相比于传统的吸附材料，生物炭具有表面积大、微孔多、孔径分布广、稳定性好等特点，可以有效吸附水中有害物质。
二、生物炭对水中重金属离子的吸附作用机理生物炭对水中重金属离子的吸附作用机理主要包括化学吸附、电化学吸附和物理吸附。
其中，化学吸附是通过静电作用和配位作用促使重金属离子与生物炭表面发生化学反应；电化学吸附是通过电荷互相作用，在生物炭表面吸附重金属离子；而物理吸附则是利用生物炭表面孔隙结构和极性吸附重金属离子。
三、生物炭在水中重金属离子去除方面的应用生物炭在水中重金属离子去除方面的应用十分广泛。
相关研究表明，生物炭对水中Cu2+、Cd2+、Ni2+、Cr6+、Pb2+等重金属离子的去除率可以达到90%以上，在一定程度上可以解决水体污染问题。
而且，生物炭具有制备简便、成本低廉、再生利用等优点，在实际应用中也具有一定的可行性和实用性。
总之，生物炭是一种新兴的高效吸附材料，对于水中重金属离子的去除具有良好的效果。
未来，随着相关技术的不断发展和研究的深入，生物炭在环保领域的应用前景也将更加广阔。
活性生物炭在重金属污染治理中的效果
活性生物炭在重金属污染治理中的效果一、活性生物炭概述活性生物炭是一种经过特殊处理的炭材料，它具有独特的物理和化学性质。
从物理性质来看，它具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构。
这些孔隙可以分为微孔、介孔和大孔等不同类型，为吸附过程提供了大量的活性位点。
从化学性质方面，它表面含有多种官能团，如羟基、羧基、羰基等。
这些官能团赋予了活性生物炭与重金属离子发生化学反应的能力。
活性生物炭的制备方法多样。
常见的制备原料包括生物质废弃物，如农作物秸秆、木材废料等。
通过热解、活化等一系列工艺，可以将这些生物质转化为活性生物炭。
在热解过程中，生物质在无氧或缺氧的条件下被加热分解，产生生物炭和一些挥发性物质。
活化过程则进一步改善生物炭的孔隙结构和表面化学性质。
例如，物理活化通常采用气体如二氧化碳或水蒸气在高温下对生物炭进行处理，化学活化则可能使用化学试剂如氢氧化钾、磷酸等。
不同的制备方法和条件会影响活性生物炭的性能，从而影响其在重金属污染治理中的效果。
二、活性生物炭在重金属污染治理中的作用机制1. 吸附作用吸附是活性生物炭去除重金属的主要机制之一。
其吸附过程包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要是基于分子间的范德华力，当重金属离子靠近活性生物炭表面时，由于范德华力的作用而被吸附在表面。
这种吸附作用相对较弱，且吸附过程是可逆的。
化学吸附则是基于活性生物炭表面官能团与重金属离子之间的化学反应。
例如，羧基可以与重金属离子发生络合反应，羟基可以与重金属离子发生离子交换反应等。
化学吸附作用较强，且吸附过程往往是不可逆的。
2. 沉淀作用活性生物炭在某些情况下还可以通过沉淀作用去除重金属。
当活性生物炭表面的某些成分与重金属离子发生反应时，可能会生成不溶性的沉淀物。
例如，活性生物炭中的一些碱性物质可能会与酸性重金属离子如重金属的硫酸盐、硝酸盐等发生中和反应，生成金属氢氧化物沉淀。
这些沉淀物会附着在活性生物炭表面或沉淀在溶液中，从而达到去除重金属的目的。
生物炭吸附废水中重金属离子的研究进展
生物炭吸附废水中重金属离子的研究进展生物炭吸附废水中重金属离子的研究进展一、引言随着工业化的发展和人口的增加，废水中的重金属离子污染成为环境保护领域面临的重要问题。
重金属离子对人体和环境具有严重的毒性和污染性，因此如何有效地去除废水中的重金属离子，成为了研究的热点和难点。
近年来，生物炭作为一种新兴的吸附材料，展现出了极大的潜力。
本文对生物炭吸附废水中重金属离子的研究进展进行了全面的总结和分析。
二、生物炭的制备及性质生物炭是一种由有机质经过热解和炭化得到的炭质物质。
制备生物炭的原料多种多样，可以利用农作物秸秆、动植物残渣和一些有机废弃物等进行制备。
生物炭具有高比表面积、多孔性、电阻性和表面活性等特点，使其具有良好的吸附性能。
三、生物炭吸附重金属离子的机制生物炭吸附重金属离子的机制主要包括化学吸附和物理吸附两种。
化学吸附是指重金属离子与生物炭表面功能基团之间发生键结合，比较常见的功能基团有羟基、羧基和胺基。
物理吸附是指重金属离子通过范德华力、静电作用和疏水作用等相互作用与生物炭表面发生吸附。
生物炭的多孔结构和高比表面积为吸附提供了更多的吸附位点，增强了其对重金属离子的吸附能力。
四、生物炭吸附重金属离子的影响因素生物炭吸附重金属离子的效果受多种因素的影响，包括生物炭的制备条件、重金属离子的性质、废水的pH值和温度等。
生物炭的制备条件包括炭化温度、炭化时间和炭化助剂等，这些因素会影响生物炭的孔隙结构和表面化学性质，从而影响吸附效果。
重金属离子的性质主要包括离子的价态、半径和电荷等。
废水的pH值会影响重金属离子的溶解度和生物炭表面的电荷情况，进而影响吸附效果。
温度对吸附过程的速率和平衡吸附量均有影响。
五、生物炭吸附重金属离子的应用生物炭吸附重金属离子在废水处理和环境修复等领域得到了广泛应用。
它可以有效去除废水中的重金属离子，达到环境排放标准。
此外，生物炭还可以应用于土壤修复和植物生长调控等领域，促进土壤肥力的提高和植物的健康生长。
生物质炭的制备及其在吸附中的应用
综述 (363 ~ 374)生物质炭的制备及其在吸附中的应用丁娜娜1，梁锦华1，乌 兰1，张海霞2（1. 西北民族大学 化学化工学院，甘肃 兰州 730030；2. 兰州大学 化学化工学院，甘肃 兰州 730000）摘要：农药、重金属、染料、药物、个人护理品等是水体中常见的污染物，其中一些化合物具有毒性高、难分解、残留期长的特点，易随食物链积累，可危害到人类健康. 水中污染物的处理工艺有生物降解、化学氧化、膜过滤法、吸附和光催化降解等，其中吸附法操作简单、效率高、毒副产物少，是去除污染物广泛使用的方法. 生物质炭具有高比表面积、高孔隙率以及多种官能团，对多种污染物具有良好吸附作用，在吸附污染物的研究中发挥着重要作用. 详细介绍了生物质炭的制备方法、性质及其在污染物吸附中的应用.关键词：生物质炭；制备方法；吸附中图分类号：O647.32; O657 文献标志码：A 文章编号：1006-3757（2022）04-0363-12DOI ：10.16495/j.1006-3757.2022.04.001Preparation of Biochars and Its Applications in AdsorptionDING Na-na 1， LIANG Jin-hua 1， WU Lan 1， ZHANG Hai-xia2（1. College of Chemistry and Chemical Engineering , Northwest Minzu University , Lanzhou 730030, China ；2. College of Chemistry and Chemical Engineering , Lanzhou University , Lanzhou 730000, China ）Abstract ：Pesticides, heavy metals, dyes, pharmaceuticals and personal care products are common pollutants in water.Some compounds among them are characterized by highly toxic, difficult to decomposite and long residue period, which can easily to accumulate in the food chain and endanger the human health. The treatment technologies of pollutants in water include biodegradation, chemical oxidation, membrane filtration, adsorption and photocatalytic degradation, among which adsorption is the most widely used method to remove pollutants due to its simple operation, high efficiency and less toxic by-products. Biochar has a high specific surface area, high porosity and a variety of functional groups, and has a good adsorption effect on a variety of pollutants, which plays an important role in the study of adsorption of pollutants.The preparation methods, properties and applications of biochar in pollutant adsorption were introduced in detail.Key words ：biochar ；preparation method ；adsorption人类生存离不开水，在生产生活依赖水资源的同时，也在不断地影响着水环境. 在过去的几十年里，由于全球人口的快速增长以及工农业蓬勃发展，大量废弃物和垃圾排放到水体，这些污染物的排放量远超过水体的自净能力，带来了严重的水体环境问题. 吸附是一种不产生毒副产品的技术，可以以较低的成本完成污染水的净化. 生物质炭材料制备简单，制备原料储备量大，可再生，具有高比表面积、高孔隙率以及多种官能团等特点，对多种污染物具有良好地吸附作用，在吸附污染物的研究中发挥着收稿日期：2022−11−03； 修订日期：2022−11−21.基金项目：国家自然科学基金项目（U21A202828） [National Natural Science Foundation of China (U21A202828)]作者简介：丁娜娜（1993−），女，在读研究生，主要从事吸附材料研究，E-mail ：通信作者：乌兰（1974−），女，教授，主要从事高分子化学研究，第 28 卷第 4 期分析测试技术与仪器Volume 28 Number 42022年12月ANALYSIS AND TESTING TECHNOLOGY AND INSTRUMENTS Dec. 2022重要作用.1 生物质炭定义、制备方法及表征1. 1 生物质炭定义生物质炭是在有限的供氧和合理的温度条件下，在反应器中热解产生的生物质富碳产品[1]. 国际生物质炭协会倡议将其定义为“从生物质碳化中获得的固体材料”. 生物质来源较广，根据其来源可以分为原生生物质、次生生物质和处理生物质（如表1所列）. 由于可以节约生产初级生物质的成本，废弃生物质比初级生物质更适合作为生物质炭原料. 在废弃生物质中，动物粪便、城市固体废物是更有利用价值的原料，因为它们最集中，降低了收集成本和废物处理成本. 原料类型影响生物炭吸附污染物的能力，木质生物炭由于原料木质素含量较高，含有较多的酚类基团，表面积也较大，吸附能力更强.表 1 生物质炭的来源分类Table 1 Source classification of biochar主要类型代表性生物质特性参考文献原生生物质秸秆/林木废弃物（包括果壳、稻壳等）高热值、结构有机质、养分不等[2]次生生物质动物粪便、市政污泥等低热值、养分富集、含水率高[3]处理生物质菌渣、药渣、蔗渣等热值、养分和水分均不等[4]1. 2 生物质炭制备方法制备生物质炭一般需要经历两步：碳化和活化.在一定温度和无氧条件（氮气、氩气等惰性气体氛围）下通过热分解对生物质进行碳化提高材料的碳含量，获得活性炭材料[5]. 在这个阶段，碳化温度、时间、升温速率都影响生物质炭材料的形貌、比表面积、孔隙率及产率等，其中温度影响最为显著. Ioannidou 等[6]研究认为，碳化过程中的温度高，导致初次分解和炭渣的二次分解同时进行，导致气体和液体的释放速率大，木炭产量下降. 但增加固定碳和灰分的数量，减少了挥发性物质的数量. 因此，高温提高了木炭的质量，但降低了产量. 采用低加热速率（10~ 15 ℃/min）可以获得高产量和低挥发性木炭，能提高聚合物组分的稳定性.活化过程可分为物理活化和化学活化. 活化工艺的目的是提高比表面积、扩大孔径、增加活性炭的孔隙率. 物理活化法是原料热解碳化后，在活化气体（如CO2、蒸汽、空气或其混合物）的存在下，于相对较高温度下进行可控气化过程. 物理活化法制备过程简单，对仪器损害较小，产生污染物较少. 化学活化法是指将碳化的材料（称为前驱体）与化学活化剂混合，然后对混合物进行热处理，再采用酸/碱和水清洗，除去浸渍剂及盐类，形成合理的活性炭的孔隙结构[7]. 化学活化剂可以对前驱体进行刻蚀，使前驱体产生丰富孔隙，所以活化剂又称为致孔剂，该方法制备的生物质炭具有较大比表面积和较多介孔结构.常用化学活化剂包括H3PO4、ZnCl2、K2CO3、NaOH、KOH、KCl、H2SO4等，常见活化温度范围为450~600 ℃（H3PO4）、400~900 ℃（ZnCl2）、700~1 000 ℃（K2CO3）、550~850 ℃（NaOH）和450 ~ 850 ℃（KOH）[8-12]. 不同的化学活化剂会产生不同的致孔效果. 在去除污染物质时，比起其它活化剂制备的活性炭，金属氢氧化物活化制备的活性炭具有更高的表面积，金属氢氧化物（KOH、NaOH）活化的吸附剂吸附量更高. 与ZnCl2相比，H3PO4对环境污染更少，使用比KOH更低的活化温度，在使用中具有较大优势. 相比于物理活化，化学活化法具有活性炭收率高、活化温度低、活化时间短、多孔结构发展良好等特点[13]. 但化学活化法去除残留杂质需要消耗大量的水/酸，工艺和设备要求复杂，活化剂具有腐蚀性，会衰减仪器设备的使用寿命.1. 3 生物质炭的结构表征表2列出了生物质炭常见表征方法. 透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）可以用于表征生物质炭的形貌和孔径，X射线衍射（XRD）测定生物质炭的晶型，傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱（RM）测定生物质炭中官能团的种类，X射线光电子能谱（XPS）表征生物质炭中的元素种类，热重分析（TG）表征生物质炭稳定性，氮气吸附（NA）仪用于测定生物质炭的比表面积和孔体积，Zeta电位（ZP）测定生物质炭表面电性. 表3列出了常见生物炭的表面积等信息，表4列举了生物炭表面常见364分析测试技术与仪器第 28 卷的官能团.1. 3. 1 比表面积和孔隙度比表面积（S BET）和孔隙率是影响生物质炭吸附性能的主要物理特性. 比表面积决定了吸附目标化合物的空间大小，而微孔、中孔和大孔的大小和分布则决定了活性炭的吸附性能. 随着热解温度的升高，衍生生物炭的比表面积和孔体积一般增加. Ren 等[43]发现，随着热解温度从400 ℃升高到800 ℃，比表面积从207.53 m2/g增加到271.77 m2/g，孔体积从0.58 cm3/g增加到0.71 cm3/g，而当热解温度进一步升高至1 000 ℃时，比表面积下降至132.62 m2/g，孔体积下降至0.66 cm3/g，这可能是孔坍塌的缘故. Jin等[44]指出600 ℃下生产的污泥生物质炭的表面积比550 ℃的表面积小. 550 ℃制备的生物质炭表面孔隙率更高，当温度升高到600 ℃时，污泥生物质炭表面微孔增多，但表面粗糙度下降. 除热解温度外，生物质炭原料的组成对其性质产生重要影响，例如，Li等[45]制备不同生物质来源的生物质炭，在300 ℃时，不完全碳化使大部分无定型碳留在B300上，原料中脂肪族和挥发性成分可能会阻塞孔隙结构，从而降低S BET和孔隙率. 600 ℃可以将无定形碳转化为更致密的芳香族碳，并去除脂肪族及挥发性成分，形成更多的孔隙. 同样在600 ℃下，鸡粪生物质炭的表面积比植物生物质炭（松木屑和玉米秸秆）小得多，植物生物质炭比固体废弃物（污泥和粪便）生物质炭有更大表面积和孔隙率.1. 3. 2 生物质炭的官能团由表4可知，生物质炭含有丰富的官能团，例如，C=C、-OH、-COOH等，这些官能团在吸附中起着重要作用. 热解温度和生物质炭原料是控制生物质炭表面官能团数量和种类的两个关键因素. 生物质炭中含氧官能团的丰度随温度的升高而降低，主要是由于碳化程度的提高，随着温度的升高，H/C、O/C和N/C的原子比降低，表明羟基、羧基和氨基的丰度降低[46]. 不同温度下生成的生物质炭官能团的FTIR光谱不同. 当热解温度从100 ℃升高到700 ℃时，木材和草类生物质炭的FTIR光谱发生了变化，木质纤维素材料的大部分含氧官能团损失[47]. Yuan等[48]发现对于来自油菜、玉米、大豆和花生秸秆的生物质炭，随着温度从300 ℃升高到700 ℃，-COOH和-OH基团对应的峰强度下降. Fan 等[49]提出了通过HNO3-H2SO4和NaOH-H2O2体系的化学氧化模拟了老化的麦草生物炭，通过增加含氧官能团改善了生物炭表面，提高了镉的吸附能力，表 2 用于表征生物炭的仪器技术Table 2 Instrumental techniques for characterizing biochar技术材料评述参考文献TEM废木材生物质炭具有不同表面形貌但具有相似Fe成分的Fe-C复合材料[14] SEM CoOx/丝瓜海绵生物炭丝瓜海绵经煅烧后具有不规则短纤维，纤维表面覆盖着起伏的褶皱，形成天然的微纳米结构，钴修饰后无明显变化，钴颗粒分布在催化剂表面[15]XRD螺旋藻基生物炭（SC）和Mn、N掺杂多孔碳(SA-Mn-NSC)SC和SA-Mn-NSC在24.5 °处出现相似的峰，即石墨的002面[16]IR棉纺织废弃物生物炭生物炭吸附前后的IR光谱，证实了由于羧酸基团的存在，阴离子型活性染料能较好附着在生物炭上[17]RM棉纺织废弃物生物炭利用D峰和G峰强度的比值来评价生物炭吸附染料前后缺陷（D峰）和石墨化排列（G峰）的程度. 吸附前的D/G谱带强度（I p/I c）为0.75，证实了结构紊乱，有利于吸附过程. 然而，染料分子被吸附后，强度比（I p/I c）进一步提高到0.84，表明染料和生物炭之间存在一定的相互作用[17]XPS污泥生物质炭验证了氮在生物炭中的掺杂情况，N含量显著增加，有利于催化能力的提高[18]TG非金属单杂原子（N, O, B）掺杂椰子壳生物炭显示了材料热稳定性[19] NA玉米苞片生物质炭生物质炭均具有相似的比表面积（较高）和孔隙分布结构[20] ZP Ni改性玉米秆生物质炭与无修饰材料相比，修饰Ni的材料表面电荷更负，含丰富羟基[21]第 4 期丁娜娜，等：生物质炭的制备及其在吸附中的应用365表 3 生物炭固体的比表面积和孔体积Table 3 Specific surface area and pore volume of biochar solids生物质炭材料比表面积/（m2/g）微孔体积/(cm3/g)总孔体积/（cm3/g）参考文献混合污泥衍生生物炭110.71[22]700 ℃煅烧可可壳生物质炭掺杂尿素氮，700 ℃煅烧可可壳生物质炭掺杂尿素氮，700 ℃下，K2CO3活化可可壳生物质炭400 ℃煅烧可可壳生物质炭掺杂尿素氮，400 ℃煅烧可可壳生物质炭掺杂尿素氮，400 ℃下，K2CO3活化可可壳生物质炭26.1459.41328.454.006.788.450.0230.1380.0020.0030.0700.0911.8560.0120.0300.016[23]松木屑生物质炭SDC改性松木屑生物质炭SDC-K1（SDC/KOH＝1/1活化）改性松木屑生物质炭SDC-K3（SDC/KOH＝1/3活化）活性炭ACMnOx浸渍松木屑生物质炭MnO x/SDCMnOx浸渍改性松木屑生物质炭MnO x/SDC-K1MnOx浸渍改性松木屑生物质炭MnO x/SDC-K3MnOx 浸渍活性炭MnO x/AC1.60764.771 551.21 319.099.13676.101 248.041 130.590.2170.6070.5420.0030.1880.4520.5150.0030.2840.6140.5800.0160.2310.4780.562[24]稻壳生物质炭RH猪粪生物质炭PM污泥生物质炭SS玉米秸秆生物质炭CS 34.814.662.831.1[25]玉米芯颗粒生物炭37.8[26]树脂松果生物质炭27.99[27]油茶壳生物质炭BC OFG硫脲和FeCl3改性油茶壳生物质炭BC OFG@nano-FeS 70.38041.0670.317×10−30.364×10−3[28]海藻酸盐改性稻壳废弃物生物炭1200.653[29] 300 ℃下，KMnO4和Fe(II)改性污泥生物质炭Fe/Mn-SBC-300500 ℃下，KMnO4和Fe(II)改性污泥生物质炭Fe/Mn-SBC-500700 ℃下，KMnO4和Fe(II)改性污泥生物质炭Fe/Mn-SBC-700900 ℃下，KMnO4和Fe(II)改性污泥生物质炭Fe/Mn-SBC-90012.1324.9058.50119.35[30]H2O活化柑橘废料生物质炭CO2活化柑橘废料生物质炭263.4~399.4166.1~212.4[31]550 ℃下热解制备的油菜籽残渣生物质炭RS-550 550 ℃下热解制备的白木生物质炭WW-550212274[32]500 ℃下热解制备的废药渣生物质炭WBC500 600 ℃下热解制备的废药渣生物质炭WBC600 700 ℃下热解制备的废药渣生物质炭WBC700 800 ℃下热解制备的废药渣生物质炭WBC80015.92139.28332.62412.95[33]500 ℃下热解制备的麦秸生物质炭W500 700 ℃下热解制备的麦秸生物质炭W700 500 ℃下热解制备的草生物质炭G500 700 ℃下热解制备的草生物质炭G70011.6347.825.5831.86[34]750 ℃下热解制备的微藻生物质炭MBC750W 750 ℃下热解制备的含Fe微藻生物质炭FBC750W 35.66201.15[35]366分析测试技术与仪器第 28 卷最大吸附能力提高了21.2％. 氧化引起的粗糙表面是增加镉吸附的另一个原因. 生物炭对污染物的吸附性能会随着表面官能团的含量变化而发生变化.1. 3. 3 生物质炭的零电荷点（pHpzc）生物质炭的pH pzc变化和电位变化可以通过调节热解温度来实现. Yuan等[48]提出生物质炭的负电荷随着热解温度的升高而降低，因此低温热解产生的生物质炭表面负电荷比高温热解产生的生物质炭多. Chen等[50]在500~900 ℃温度下对城市污泥进行热解. 随着热解温度的升高，生物固体生物质炭的pH pzc从8.58增加到10.17. 通过研究生物质炭、分析物在不同pH条件的电位以及生物质炭与分析物的pH pzc，分析哪种条件下制备的生物质炭在较宽pH范围内与分析物之间存在较大静电吸引力，选择较合适的生物质炭进行吸附，以此来指导吸附试验，进行吸附条件的优化.1. 3. 4 生物质炭的矿物成分研究生物质炭矿物成分对提高一些污染物吸附能力具有一定作用. 生物质炭中的矿物成分包括钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）等，可以与重金属交换.表 4 生物炭的FTIR分析Table 4 FTIR analysis of biochars生物质原料最终产品频率/(cm−1)官能团的分配参考文献竹子竹子生物炭 3 4371 5871 5141 4161 184~1026806~465-OH (醇类和酚类)C=O(共轭酮和醌)C=C拉伸环振动聚合物中的CH2C-O拉伸振动C-H[36]凤眼莲氨基功能化生物炭/海藻酸盐分离珠3 4062 9361 6101 418933、810OH的拉伸和N-H的重叠拉伸烷基C-H拉伸COO−的反对称振动COO−的对称振动Cr(III)-NH2配位键[37]纺织印染污泥、城市污水污泥、糠醛渣和木屑固体废弃物生物质炭 3 4302 9001 000-OHCH3C-C、S=O、C-O、Si-O[38]花生壳花生壳生物质炭 3 4001 5881 434-OHC=CC-O[39]废纸磁性CoFe2O4/多孔碳 3 4301 6281 371、1 438、1 578、1 623717、759557-OHC=C伸缩振动-COO-对称和不对称伸缩振动峰芳香族化合物的C-H弯曲振动峰Fe-O[40]浒苔粉浒苔生物炭 1 000~9007901 700~1 500、690Si-O-Si的反对称伸缩振动Si-O-Si的对称伸缩振动C-N、C=N[41]污泥污泥生物质炭 3 4202 923、2851 6501 5801 459、1 040548、470-OHC-H弯曲振动C=O拉伸C=C振动C-H和C-O拉伸振动Fe-O拉伸键[42]第 4 期丁娜娜，等：生物质炭的制备及其在吸附中的应用367Chen等[50]制备的污泥生物质炭对Cd2+的吸附明显高于活性炭，其主要吸附机制是表面沉淀和离子交换. 释放的Ca2+浓度随着初始Cd2+浓度的增加而增加，表明Cd2+的一种吸附机制可能是阳离子交换，Ca2+从矿物基质中释放以及位点被Cd2+取代. Li等[51]在不同矿物质含量的生物炭上吸附磺胺甲恶唑，研究结果表明，生物炭中的含钙矿物质可能通过静电相互作用提供额外的吸附位点. Zhao等[52]通过XRD、XPS和SEM技术鉴定并定量了生物炭中的无机矿物，大约75%的生物炭矿物属于与碳骨架相连的（Si和Al），这些矿物质对双酚A和磺胺甲恶唑吸附产生影响，去除矿物质会降低双酚A吸附，但会增加磺胺甲恶唑的吸附. 热解温度和原料决定生物质炭中矿物成分的含量，随温度的升高，K、Ca、Mg和P在生物质炭样品中富集.2 生物质炭在吸附领域的应用常见再生水的方法如表5所列. 由表5可见，可以通过多种途径实现再生水，在去除土壤和水中的有机和无机污染物时，吸附具有操作简单、低成本、无毒的特点. 粉末活性炭、多壁（单壁）碳纳米管、颗粒活性炭、（氧化）石墨烯、沸石、活性氧化铝均被用来吸附污染物. 此外，树脂、粘土、壳聚糖珠、（介孔）二氧化硅、环糊精和（树枝状）聚合物可从复杂样品中吸附农药残余物.表 5 常见再生水方法Table 5 Common methods of water regeneration方法优点缺点参考文献电化学降解节能，操作时间地点可控有毒降解中间体[53]光催化降解节能有毒降解中间体[53]生物修复降解温和时间长，培养条件苛刻，有毒降解中间体及生物污染物[53-54]絮凝操作简单絮凝剂成本高，产生大量污泥堆积物[55]膜过滤操作简单膜易污染，寿命短，小流量过滤，昂贵[55]吸附操作简单，不产生有毒副产品，成本低[56]生物质炭能够吸附和截留重金属（Pb2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+、Cu2+等）和有机化合物（农药、多环芳烃、染料、抗生素），减小污染物的流动性，从而降低污染物在环境中转移的风险，常被用于环境修复. Zhang等[57]研究了不同加热条件下制备的污泥生物质炭对Pb(II)和Cr(VI)的吸附，结果表明，在400 ℃热解2 h的生物炭获得了最大的表面积，具有丰富的有机官能团，具有高的Pb(II) （pH 5.0）和Cr(VI) （pH 2.0）吸附能力. Zhang等[58]以猪粪为原料制备生物质炭，研究了西维因和阿特拉津在原生物质炭和脱焦生物质炭上的吸附和催化水解，发现除疏水作用外，孔隙填充和特异性相互作用对农药的吸附也有很大作用. 生物炭是一种有机灰分和无机灰分的复合物，灰分可以通过特定的相互作用与农药结合，但由于有机基团的吸附位点被灰分掩盖，其对农药的特异性相互作用被抵消. Wu等[59]使用高有机碳含量湖泊沉积物制备的生物质炭吸附水中的菲、磺胺甲恶唑、双酚A、氧氟沙星和诺氟沙星，发现双酚A、氧氟沙星和诺氟沙星的吸附似乎不受材料表面积的控制，疏水效应决定了菲和磺胺甲恶唑的吸附，而氢键可能对含有羟基（对双酚A）或羧基（对氧氟沙星和诺氟沙星）的化合物的吸附起重要作用. Vithanage等[60]用黄瓜合成生物质炭，并在不同pH条件下将其用于去除土壤中的磺胺甲基嘧啶（SMZ），研究结果表明，在pH值为3时，SMZ 的高保留率可能是由于π-π电子供体-受体相互作用和静电离子交换所致，而在pH值为5和7时，阳离子交换是主要作用机制.吸附条件影响吸附效果，下面具体讨论影响吸附的因素，为吸附条件优化提供参考.2. 1 吸附条件优化2. 1. 1 水体的pH水体的pH极大地影响了生物质炭吸附剂表面电荷和化学物质的形态. Zeta电位可以反映生物质炭表面电荷情况，官能团的质子化和去质子化可以在固体颗粒表面产生净电荷，在固体颗粒附近的溶368分析测试技术与仪器第 28 卷液相中形成电双层，影响物质的传输与吸附. Xu等[61]测定花生和油菜秸秆焦炭的Zeta电位随溶液pH 的变化. pH值在3.0~8.0范围内均为负值，说明生物质炭颗粒表面带负电荷. 随着pH的增加，生物质炭的zeta电位呈负向变化，说明负电荷量随pH的增加而增加. 生物质炭的pH pzc是指其表面净电荷为零的溶液pH值，当溶液pH值高于pH pzc时，生物质炭带负电荷，结合金属阳离子，如Cd2+，Pb2+和Hg2+. 当溶液pH值低于pHpzc时，生物质炭带正电荷，结合阴离子，如HAsO42−和HCrO4−，因此吸附质极性相反的表面电荷决定生物质炭在特定需求中的适用性. Huang等[62]制备了三种生物质炭，其pHpzc分别为2.15、2.34、2.23. 当pH值低于pH pzc时，生物质炭带正电荷，由于静电排斥，不利于Cd2+的吸附，解释了pH为2.0时吸附量低的原因. 随着pH值升高，材料上能与金属阳离子结合的负电荷基团增加，导致吸附容量显著增加，达到最大吸附量.在pH值为1~5的水溶液中，铅主要以Pb2+的形式存在，当pH值高于6.3时，会形成氧化铅 [Pb(OH)2]，所以可以将吸附pH范围设置为2.0 ~ 6.0. Lee等[63]通过调节生物质炭的pH pzc改善了生物质炭的吸附性能.2. 1. 2 吸附剂用量Zhang等[64]指出随着生物质炭/氧化铁复合材料用量从0 g/L增加到5 g/L，材料的去除率增加了50%，这是由于活性位点的增加，使亚甲基蓝（MB）更容易迁移到吸附位点. 随着材料用量的增加，单位质量材料的MB吸附量下降，这种下降趋势是由于在吸附过程中吸附位点过饱和. 当投加量为2 g/L 以上时，去除率的提高不显著，这可能是由于材料的团聚，减少了可用表面积，并阻塞了一些吸附位点. 另一方面，MB的吸附性能随着投加量的增加而下降，这可能与单位吸附剂中MB分子数量的相对减少有关，也可能与吸附剂聚集引起的活性吸附位点的减少有关. 很多文献[65]都表明上述试验现象的存在，去除率和单位吸附量均处于相对较高值时的吸附剂用量为最佳用量，保证去除率相对较高的同时，保证吸附剂最大利用率.2. 1. 3 污染物的浓度较高的污染物初始浓度提供了更大的驱动力，克服传质阻力，增加污染物与吸附剂之间的碰撞概率. Alsewaileh等[66]以红枣生物质炭为吸附剂，对水溶液中有溴化钾进行吸附，随着初始浓度的增加，溴化钾吸附量增加. Novais等[67]制备了一种混合生物质炭，对水溶液中含磷污染物进行吸附，当污染物初始浓度较低时，吸附位点不能被完全占据，固液两相的浓度差随着溶液初始浓度的增加而增大，提高了材料与污染物碰撞的概率. 当污染物浓度进一步增加时，由于吸附剂上的吸附位点被占据，吸附达到动态平衡，吸附量不再受浓度影响. Yavuz 等[68]研究了金属离子（Cu2+和Cr3+，初始浓度为1.0×10−4、2.0×10−4、4.0×10−4、6.0×10−4、8.0×10−4mol/L）对吸附效果的影响，在较高的初始金属浓度下，吸附效果表现不佳，因为吸附的金属离子相互排斥，阻碍了进一步吸附.2. 1. 4 吸附时间吸附时间优化是工艺参数优化中必不可少的一部分，通过时间优化可以节约时间成本，达到效益最大化. Lee等[63]制备了棕榈油污泥生物质炭吸附Pb2+，随着吸附时间的增加，单位吸附量也随之增加，但吸附速率均逐渐减慢. 90 min后，生物质炭活性位点开始饱和，延长吸附时间没有显著的影响. Yan等[65]研究了吸附时间对吸附的影响，随着吸附时间的延长，吸附量增加，并在一定时间后达到平衡. 这是因为在吸附初始阶段，材料上存在较多的吸附位点，吸附量上升，但随着吸附量越来越多，暴露的吸附位点越来越少，最终吸附量不再变化.2. 1. 5 离子强度废水中往往含有多种离子，研究离子强度对吸附性能的影响是有必要的. Yan等[69]提出由于PO43−和CO32−的共存，H2AsO3−的吸附明显受到抑制.这一结果可以归因于PO43−和CO32−也属于氧阴离子，它们在吸附过程中会“抢夺”生物质炭的吸附位点. Ahmed等[70]提出随着NaNO3溶液加入量增加，磁性生物质炭对U(VI)的吸附量更高，这可能是由于Na+的电荷密度低，离子尺寸大，导致Na+离子与周围的水分子而不是生物质炭发生强烈的相互作用. 在Reguyal等[71]的研究中，离子强度的增加导致磁性生物质炭对磺胺甲恶唑的吸附量更高，也是由于“盐析”效应，高浓度的离子通过改变水的结构和/或通过与溶质的直接离子偶极子相互作用影响溶质的吸附行为.2. 1. 6 吸附温度温度影响吸附速率与吸附平衡常数. 首先，温第 4 期丁娜娜，等：生物质炭的制备及其在吸附中的应用369度的升高降低溶液的粘度，提高吸附质分子在吸附剂外边界层的扩散速率，从而有利于吸附的发生.其次，温度的变化会影响生物吸附剂的平衡吸附能力. 对于放热反应，升高温度会降低吸附量. 对于吸热反应，升高温度会升高吸附量. Egbosiuba等[72]制备了两种生物质炭，研究了温度对生物质炭吸附MB的影响，在25~50 ℃范围内对不同初始质量浓度（50、100、150、200 mg/L）的MB进行了吸附研究. 发现在MB质量浓度为50、100 mg/L时，温度影响较低，但在质量浓度为150、200 mg/L时，温度影响有所增加. 两种材料对MB的吸附性质为吸热，随着温度的升高，MB吸附量的增加可能与以下几点有关：（1）温度升高使MB迁移率增加，溶液粘度降低，从而使其能够渗透到吸附剂的孔隙中. （2）MB 与材料表面官能团的化学相互作用增强. （3）与MB 溶解度相关的化学势变化.生物质炭可用于污染物直接吸附，也在污染物检测方面发挥了重要作用. 为了准确灵敏的完成测试任务，很多样品在分析前要进行富集和与分离.目前样品前处理技术包括固相萃取、固相微萃取（SPME）、液相微萃取等. 其中固相萃取和微萃取均需要一定的吸附剂或涂层，而生物质炭可以单独充当吸附剂或涂层，也可以与其它材料（金属有机框架、共价有机框架、分子印迹、量子点等）复合使用. QuEChERS方法（即快速、简单、廉价、有效、坚固和安全）将液相萃取与固相萃取相结合，成为样品前处理领域最绿色和可持续的方法[73]. Cao等[74]建立了超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）用于测定6种杀菌剂残留量，在改进的QuEChERS样品处理方法中，目标化合物采用乙腈提取，生物炭、多壁碳纳米管（MWCNT）和石墨化炭黑（GCB）完成杂质吸附. Adenuga等[75]以椰壳生物质炭为固相微萃取吸附剂，采用改进的QuEChERS法作为样品制备技术，测定了哺乳期妇女母乳和尿液样品中邻苯二甲酸酯的含量. Li等[76]采用磁分散固相萃取和高效液相色谱/紫外相结合的方法，建立了一种快速、灵敏的红糖样品中三嗪类化合物的富集和提取方法. 该研究以低成本甘蔗渣为原料制备了一种磁性多孔生物炭（MPB），并成功从实际样品中提取富集痕量三嗪类化合物. Xie等[77]将低成本的废生物质牛骨炭化，得到氮氧共掺杂分级多孔生物炭（NHPBC）. NHPBC具有比表面积高、杂原子充足等突出优势. 该文系统研究了NHPBC对各种有机污染物的富集性能，证明制备的NHPBC适用于对邻二甲苯及其羟基代谢物的高效富集. NHPBC包覆纤维的富集因子在2 384~6 949之间，是商用SPME纤维富集因子的11.1~92.5倍.2. 2 生物质炭回收生物质炭多数是粉末状，在吸附污染物之后需要通过离心、过滤、沉淀等方法进行固液分离来回收. 通过制备磁性生物质炭可以解决固液分离的困难[78-80]. 解决固液分离问题的另一个途径，便是赋予生物质炭能够便于分离的形态，以便将生物质炭轻松从处理过的水相中取出. 例如，Ma等[80]在木材内外表面原位生长ZIF-67，得到复合材料，并通过碳化合成了亲水磁性生物质炭，制备的生物质炭不仅具有磁性，又是块状结构，解决了粉末生物质炭难以回收的问题.3 结论生物质炭的制备原料一般来源于废弃物，废弃物再利用对实现减排具有重要意义. 生物质炭表面性质与原料具有明确相关性，造就了该类材料的多样性，大的比表面积使其成为极具竞争力的吸附剂.该类材料不仅在吸附分离领域占据重要位置，也在催化和电化学等其它领域占有一席之地.参考文献：Gautam R K, Goswami M, Mishra R K, Chaturvedi P,Awashthi M K, Singh R S, Giri B S, Pandey A.Biochar for remediation of agrochemicals and synthet-ic organic dyes from environmental samples: A re-view[J]. Chemosphere，2021，272 ：129917.［ 1 ］Ma H F, Yang J J, Gao X, Liu Z B, Liu X X, Xu Z G.Removal of chromium (VI) from water by porous car-bon derived from corn straw: Influencing factors, re-generation and mechanism[J]. Journal of HazardousMaterials，2019，369 ：550-560.［ 2 ］Shen X L, Zeng J F, Zhang D L, Wang F, Li Y J, Yi WM. Effect of pyrolysis temperature on characteristics,chemical speciation and environmental risk of Cr, Mn,Cu, and Zn in biochars derived from pig manure[J].Science of the Total Environment，2020，704 ：135283.［ 3 ］Ogbonnaya U, Semple K. Impact of biochar on organ-ic contaminants in soil: a tool for mitigating risk?[J].Agronomy，2013，3 （2）：349-375.［ 4 ］Sun K, Jiang J C. Preparation and characterization of ［ 5 ］370分析测试技术与仪器第 28 卷。
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)];
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所 得 生物 炭对 Ｐｂ 、ｃｕ 、Ｃｄ 、ｃ 的最 大 吸附值 分 别为 ２５０ ｍｇ／ｇ、９３．５ ｍｇ／ｇ、４４．４ ｍｇ／ｇ、１４２ ｍｇ／ｇ。生 物 炭对 Ｐｂ－＂‘、Ｃｕ２ 、Ｃｄ２ 、Ｃｒ６ 的 等
温 吸 附 曲线 符 合 Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程 ，吸 附动 力 学过 程可 以用 伪 二阶 模 型来描 述 。
【摘 要】本 研究 采用 城 市生 活污 泥为 原 料，污 泥 活化 后低 温炭 化 所得 的生 物 炭用 作吸 附剂 去 除水 溶液 中 的 ｐｂ２ 、Ｃｕ２ 、Ｃｄ２ 、Ｃｒ６ 重金 属离
子 。并对所 得 生物 炭进 行 了袭征 ，研 究 了溶 液 ｐＨ值 、初 始浓 度 、吸 附时 间对 生物 炭吸 附 能 力的影 响 ，并对 吸 附机 理进 行 了分析 。实验 结果 表 明：
和病 原菌 ， 是一 类危 害性 极 大 的固体 废 弃物 如 果 不加 以 彻底 处 理 与 控制 ，将 会对 坏境 造 成 严重 的 二 次污 染… 同时 污 泥 中含 有 丰 富 的有 机质 ，是 一种 可 以利 用 的资源 。近 年 来 ，妥善 处置 污泥 、
有效 利用 污 泥 中的 资源成 为一个 研 究热 点 。将污 泥 低温 炭 化处 理 用作 污 水处理 的 吸附 剂 引起 了越 来越 多 的关注 ［ 】。
８２
广 东 化 工
ＷＷ Ｗ．ｇｄｃｈｅｍ ．ｃｏｍ
２０１８年 第 ５期 第 ４５卷总第 ３６７期
污泥基 生物炭 的制备及其对 重金 属 的吸 附性 能
王 磊 ，王 胜 凡 ｌ，２，刘 欢 ，一，骆 灵 喜 ，一，赵 振 业
（１．深港 产 学研 基地（深 圳 市海 岸 与大 气研 究重 点 实验 室），广 东 深 圳 ５１８０６３； ２．深圳 市深 港 产学 研环 保工 程 技术 股份 有 限公 司 ，广 东 深 圳 ５１８０７２）
＆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５ １ ８０７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａ ｂｓｔｒａｅｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅ ｓｌｕｄｇｅ ｂｉｏｃｈａｒ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ａｎ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｔｏ ｒｅｍ ｏｖｅ Ｐｂ ，Ｃｕ ，Ｃｄ ．Ｃｒｏ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ ｔ￣ｏｍ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｔｈｅ ｂｉｏｃｈａｒ ｗａｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐＨ ｖａｌｕｅ．ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｉｍ ｅ Ｏｎ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｂｉｏｃｈａｒ、、’ｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍ ａｘｉｍ ｕｍ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｐｂ ，Ｃｕ： ，Ｃｄ ，Ｃｒ ’ ｒｅａｃｈｅｄ ２５０ ｍ ｇ／ｇ ９３．５ ｍ ｅ－，／ｇ，４４ ４ ｍ ｇ／ｇ ａｎｄ １４２ ｍ ｇ／ｇ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍ ｗａｓ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｆ ｉｔ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．ａｎｄ ａｄｓｏｒｐ ｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｓｅｕｄｏ ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ ｍｏｄｅ１．
景污 泥资 源 实 验 部 分
１．１实验 材 料 Ｈ：ＳＯ４、ＺｎＣＩ１、ＨＣＩ、ＮａＯＨ、ＣｕＳＯ４．５Ｈ２０、Ｐｂ（ＮＯ３）２、Ｋ２Ｃｒ２０７、
Ｗ ａｎｇ Ｌｅ ，Ｗａｎｇ Ｓｈｅｎｇｔｈｎ 一，Ｌｉｕ Ｈｕａｎ１一．Ｌｕｏ Ｌｉｎｇｘｉ 一，Ｚｈａｏ Ｚｈｅｎｙｅ ’ ｆ １．Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ ＣｏａｓｔａＩ ａｎｄ Ａｔｍ ｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５ ｌ ８０６３：２．Ｓｈｅｎｚｈｅｎ—Ｉ—ｔｏｎｇｋｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ
Ｋｅｙｗ ｏｒｄｓ：ｓｌｕｄｇｅ： ｂｉｏｃｈａｒ： ｈｅａｖｙ ｍ ｅｔａｌ： ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
截 至 ２Ｏｌ６年 ３月 ，我 国 己建 ３９１０多 座城 镇 污水 处理 厂 ，污 水 处理 能 力 己达 到 １．６７亿 ｍ３／ｄ。作 为污 水 的衍 生 品，我 国每 年产
生 ３０００万吨 ￣４０００万吨 市政 污泥 。预计 到 ２０２０年 ，我 国 的市政 污 泥 产量将 达 到 ６０００万ａ￣ ９ｏｏｏ万吨 。污 泥 中含 有 多种 重金 属
［关 键词］污 泥 ；生物 炭 ：重 金属 ：吸 附
［中 图分 类号 ］ＴＱ
【文献标 识 码】Ａ
［文章编 号 １１００７．Ｉ８６５（２０１ ８）０５．００８２—０３
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ０ｆ Ｓｌｕｄｇｅ Ｂｉｏｃｈａｒ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｏ Ｈ ｅａｖｙ Ｍ ｅｔａｌｓ
随着 工 农业 的发 展 ，越 来 越多 的重 金属 进 入水 体和 土壤 环 境 ， 重金 属 在环境 中不 会 自然 降 解 ，且 能在 自然 环 境和 生物 体 内富 集 ， 对 自然环 境 和人 类健 康造 成 严 重威胁 ，重 金属污 染 已经 成 为一 个 亟待 解 决 的环境 问题 。采取 吸 附 的方法 处理 水 中重 金 属污 染被 看 作 最 具前 景 的处 理方 法之 一ｆ ８ｌ。采用城 市 生活 污 水厂 污泥 低温 炭 化后 所得 生 物炭 用作 吸 附剂 来 处理污 水 中重 金属 ，既 能实 现污 泥 的无 害化 利 用 ，也 能起 到较 好 的重 金属 处理 效 果 ，是 一种 很有 前