生物炭的制备、改性及其在环境修复中应用的研究进展

介绍了生物炭的制备、改性及表征,尤其是在环境修复中的应用。阐述了生物炭常用的制备方法包括热解法、气化法和水热碳化法,指出生物炭的制备原料和条件决定了生物炭的吸附性能。为了提高生物炭的吸附性能,常通过酸、碱、氧化剂、金属氧化物、有机化合物、紫外辐射、等离子体、复合材料、蒸汽及气体吹扫等方式对其进行改性处理,而改性方法的选择主要取决于应用的环境领域。虽然生物炭已在土壤修复及改良、固碳、有机固废堆肥、废水净化及大气污染治理等领域取得了良好的效果,但是生物炭的固碳效果还需要在不同土壤条件进一步验证,生物炭提高土壤质量的原因还需要进一步研究,生物炭去除土壤中有机污染物的作用机理也有待进一步探明。此外,利用生物炭进行环境修复时,应注意生物炭的稳定性问题,以免造成二次污染。综上所述,生物炭在环境修复中具有广阔的应用前景,但也存在一些问题和挑战需要解决。     

生物质类吸附材料在环境污染治理中的研究进展

以农林废弃物等生物质为原料制备各种新型吸附剂,既实现了对农林废弃物的资源再利用,也可以用其简单高效处理各类污染物废水。本文主要综述了以农林废弃物为原料制备生物炭,用以去除环境中污染物的研究进展,讨论了生物炭的制备和改性方法,以及其在治理重金属离子、有机污染物、新污染物,以及土壤修复和“碳中和”等方面的应用,并对生物质类吸附材料在未来环境污染治理中的发展方向进行了展望。     

生物炭及改性生物炭的制备与应用研究进展

生物炭因具有制备原料来源广泛、比表面积大、孔隙发达、富含碳素、表面官能团丰富等特点而被广泛用于土壤改良、污染物去除、固碳减排等方面.近年来,研究发现将生物炭进行物理、化学或生物改性,会强化生物炭功能,有利于生物炭的高效利用.综述了生物炭及改性生物炭的制备,理化性质分析及其在土壤、水体、大气中的应用,并将改性前后生物炭进...     

生物炭对几类常见新兴污染物去除的研究进展

近年来药物和个人洗护用品（PPCPs）以及内分泌干扰物（EDCs）等新兴污染物频频检出,引起人们高度关注。众多研究表明,这些新兴污染物已经广泛分布在河流、湖泊、海洋、土壤、沉积物和地下水等环境介质中,而这些物质具有不易降解特性,加之不断排入水体环境,在水体环境中呈现“假持续存在”状态,对生态环境和人体健康造成诸多的不良影响。本文首先简述了以PPCPs和EDCs为代表的新兴污染物在环境中的来源、传播、分布和去除技术,并以表格形式综述了PPCPs和EDCs在各地区的污染现状。最后介绍了生物炭在去除PPCPs和EDCs上的研究现状和进展,分别通过生物炭制备原料、热解温度、改性或活化方式、溶液pH、离子强度和干扰物等因素综述了其对生物炭吸附PPCPs和EDCs的影响,并在最后做出总结和展望,以期能给今后生物炭在去除PPCPs和EDCs等新兴污染物上的相关研究和实际应用提供更多思路。     

生物炭的主要改性方法及其在污染物去除方面的应用

综述了紫外辐射改性、酸碱改性、负载金属及其氧化物改性、有机物改性等生物炭的改性方法,并针对改性效果和改性机理进行了总结分析。生物炭经过改性,具有比原始生物炭更多的表面官能团,或者更高的比表面积,或者负载于生物炭表面得改性物质能够与目标物反应,进而提高生物炭的吸附性能。最后总结了改性生物炭在土壤改良、水中污染物去除和空气中污染物去除三个方面的应用。     

微波热解技术制备的生物炭在废水处理应用的研究进展

水体污染是当今重大的环境问题，吸附法是一种清洁高效的废水处理方法，生物炭因具有良好的吸附能力常被作为吸附剂进行应用。生物炭制备技术有多种，其中微波热解技术因效率高、原料受热均匀、成炭率高、制得的生物炭比表面积大、官能团丰富而被应用。通过介绍微波热解生物炭的制备方法，探讨了微波热解温度、微波功率及停留时间等参数对生物炭制备和吸附的影响，总结了微波热解生物炭对废水中重金属、有机污染物和染料污染物的处理研究现状，阐明了微波热解生物炭所具备的优势，并对其在水中污染物去除的后续研究及推广应用进行了展望，以期为废水处理的研究应用提供思路。     

机械球磨法改性生物炭材料研究进展

简要介绍了有关机械球磨法处理生物炭材料的研究现状,包括研磨技术的优化以及污染物的去除方面的研究与进展。为球磨技术改善生物炭材料的吸附研究提供一定的基础。     

生物炭吸附去除水中重金属的研究进展

近年来,水环境中重金属污染问题日益严重,生物炭材料被广泛应用于环境污染修复。但是原始生物炭材料对污染物的吸附性能欠佳,衍生出众多对其吸附性能提升的研究。到目前为止,有关生物炭材料制备和改性的进展总结欠全面,关于生物炭材料吸附水中重金属离子反应机理的整理也不够深入。基于生物炭材料在水环境中重金属离子吸附领域的研究现状,对生物炭材料的制备方式、改性方法和主要影响因素进行了综述,并梳理了生物炭对水中重金属离子的吸附机制研究进展。最后提出了生物炭材料在应用中可能存在的问题和发展方向。以期为生物炭材料在受重金属离子污染水体的修复应用提供理论和技术支撑,为实际的环境污染修复提供新的思路。     

改性生物炭对土壤重金属污染修复研究进展

土壤中金属污染导致食用林产品、农产品中重金属高富集,严重威胁人类健康。生物炭作为简单易得,来源广泛的吸附材料,可用于土壤重金属污染物修复。本文主要综述了生物炭的制备、改性剂的选择与功能、改性方法及改性生物炭的特性。介绍了改性生物炭的表征手段如傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和比表面积和孔径分析仪在生物炭改性过程中的作用及分析方法。客观分析了改性生物炭的制备方式及对土壤重金属污染修复的机制及效果,并讨论生物炭及改性生物炭对重金属常见的吸附机理以及表面吸附、静电作用、离子交换和共沉淀的特征和条件。大量的研究结果表明,生物炭对降低土壤中重金属的有效态含量具有显著效果,且经过酸碱、氧化还原、吸附剂复合等方式改性后吸附性能更加高效和稳定。生物炭改性是为了提高生物炭的安全性、高效性、重复使用性和环境友好性,同时加强生物炭的重金属修复性能。因此,功能型生物炭的研制及拓展改性生物炭的应用是生物炭改性的进一步深入研究方向。     

生物炭在铀污染土壤修复中的应用研究进展

作为一种吸附固定材料,生物炭在土壤修复中所具有的良好应用前景使其成为环境等领域的关注热点.本文总结了生物炭的性质与制备方法,生物炭作为土壤改良剂在土壤固定修复中的应用情况,并从热解温度、生物质选取和改性方式等方面分析了生物炭对土壤中铀和伴生重金属的吸附影响,从配位作用、化学还原、离子交换、静电作用和物理吸附作用阐明了生...     

环糊精在污染土壤修复中的研究进展

环糊精由于其具有特殊的分子空腔结构,可以增容及解吸吸附在土壤中的有机污染物,并对土壤表层的有机污染物具有一定的光解促进作用,通过对环糊精改性还能达到同时去除土壤中有机物和重金属污染物的效果。目前环糊精作为环境友好型材料已经广泛的应用于环境治理中,文章介绍了环糊精及其衍生物在污染土壤修复方面的应用。     

炭质材料在活化过硫酸盐高级氧化技术中的应用进展

在应用过硫酸盐高级氧化技术降解有机污染物的过程中,开发经济、高效、安全的新型活化技术至关重要并成为目前的研究热点。近年来,炭质材料凭借其自身独特的优势及发展前景迅速受到广泛的关注,有望成为应用于高级氧化技术的新一代绿色催化剂。本文综述了近几年来国内外关于各种炭质材料在活化过硫酸盐氧化技术中的研究应用进展,包括活性炭活化、不同类型的生物炭活化、表面化学改性炭材料活化、杂原子改性炭材料活化、炭材料负载金属及金属氧化物活化以及炭材料与其他技术耦合活化过硫酸盐降解有机污染物的研究现状,并探讨了该技术在应用过程中的运行成本问题,最后提出了该技术目前面临的问题及未来发展方向,期望为促进炭质材料活化过硫酸盐高级氧化技术的进一步推广和应用提供参考。     

机械化学法降解氯代有机污染物的研究进展

机械化学法作为一种非焚烧处理技术,具有反应条件温和、操作简单、高效清洁和适用范围广等特点,近年来受到广泛关注,尤其是在对氯代有机污染物的削减中表现出显著的优势。本文综述了机械化学法在降解氯代有机污染物领域的研究进展,介绍了机械化学法的发展及其特性,归纳总结了常用于球磨体系中的单一添加剂和组合添加剂的种类,探究了球磨装置及运行参数对氯代有机污染物降解的影响;重点阐述了添加剂的作用方式和几种典型的氯代有机污染物的机械化学降解路径,其中包括六氯苯、多氯联苯、五氯酚、滴滴涕、得克隆和多氯萘。最后,针对当前机械化学法降解氯代有机污染物的研究现状,简述了有待解决的问题并展望了未来的发展方向,以期推进机械化学法降解理论的深入研究和技术的广泛应用。     

球磨时间对机械化学法NaBr改性飞灰脱汞性能的影响

采用全方位行星式球磨机对燃煤飞灰进行机械化学改性。在固定床反应装置上探究了球磨时间对改性飞灰脱汞性能的影响,并对飞灰改性前后的理化特性和脱汞机理进行了分析。结果表明,在单一机械球磨改性条件下,飞灰的脱汞效率随着球磨时间的增加出现先升高后降低的趋势。这是由于球磨过程中飞灰粒径变小,非晶相程度增加,Hg⁰与飞灰样品接触面积增加,有利于Hg⁰的脱除;但过长的球磨时间会造成飞灰孔隙结构的破坏并发生细微颗粒的团聚,使比表面积降低,不利于Hg⁰的脱除。机械球磨条件下添加改性剂NaBr后,飞灰的脱汞效率显著提升,并随着球磨时间的增加而单调增加,这是由于在机械球磨与NaBr的共同作用下,在飞灰表面产生了较多的羰基、羧基/酯基等活性官能团,同时生成C-Br共价基团,促进Hg⁰的吸附脱除。原始飞灰和单一机械化学改性飞灰对Hg⁰的脱除主要以吸附为主,氧化作用占比较少,约为吸附作用的1/3。机械化学NaBr改性飞灰对Hg⁰的吸附能力和氧化能力均显著提升,且吸附作用和氧化作用占比相当。     

生物炭持久性自由基形成机制及环境应用研究进展

持久性自由基（PFRs）因其持续反应活性和潜在毒性而日益受到广泛关注。生物炭在高温热解和水热碳化制备过程中会产生PFRs，并可转化形成活性氧物质，从而促进环境污染物的氧化还原转化和降解，同时也产生潜在的环境健康风险。本文综述了生物炭PFRs的国内外研究进展，归纳了PFRs在生物炭制备过程中的形成和转化机制，总结了生物炭PFRs生成ROS降解有机污染物、光诱导氧化降解有机污染物、重金属氧化还原转化等方面的环境应用研究现状，初步探讨了生物炭PFRs的毒性效应，并对今后的研究发展方向提出了展望，以期为生物炭PFRs的进一步环境应用提供方向和依据。     

污泥生物炭催化高级氧化过程进展

作为废水处理过程的副产物,污泥的高效处理处置是环保领域的难题之一。通过高温热解将污泥转化为生物炭是一种有效的污泥资源化途径。污泥生物炭不仅可作为“吸附剂”吸附去除水体中污染物,还可作为新型“催化剂”高效催化高级氧化过程以降解水体中的有机污染物。本文综述了近些年来国内外关于污泥生物炭在高级氧化技术领域尤其是催化过硫酸盐（PS）、过氧化氢（H₂O₂）、臭氧（O₃）以及光催化等氧化过程降解有机污染物的研究进展。通过探讨污泥生物炭的表面官能团、掺杂改性杂原子、负载过渡金属及其氧化物以及与其他技术耦合催化降解有机污染物的研究现状,进一步揭示污泥生物炭催化作用的关键活性位点以及催化机理。最后提出该领域目前面临的主要问题及未来发展方向,为污泥生物炭进一步实现高附加值资源化利用提供重要参考。     

氮掺杂生物炭材料的制备及其在环境中的应用

由生物质转化得到的生物炭材料因其成本低且环境友好被广泛用于环境领域,且对我国实现碳达峰与碳中和有积极的促进作用。非金属氮掺杂生物炭由于氮元素的引入,呈现表面碱度以及多吸附位点的特性,提高了其对污染物的去除性能,然而对氮掺杂生物炭材料的绿色可控合成及掺杂机理的关注不够。本文综述了近几年来国内外氮掺杂生物炭材料的制备及其在环境中的研究应用,梳理了氮掺杂生物炭材料中含氮官能团的类型和不同制备方法,含氮官能团包括吡啶N、吡咯N和石墨N等,其含量和类型受氮源、热解温度和时间的影响,阐明了其中的氮掺杂机理由氮源分解的中间产物、生物炭表面官能团和掺杂过程中的活化剂等因素决定。最后,对氮掺杂生物炭在环境方面的应用及作用机理进行探讨,并在此基础上提出未来研究高效氮掺杂生物炭的重点和研究方向,以期为氮掺杂生物炭在环境中的实际应用提供参考。     

生物炭基材料在抗生素废水处理中的研究进展

生物炭是一种由生物质原料热解而成的稳定多孔碳材料。目前，生物炭及其碳基材料作为功能材料因其在一定程度上不仅实现了废弃物的合理资源化利用，而且兼具经济与环境效益而倍受研究者关注。本文综述了生物炭的生物质原料种类、生物炭在不同成分下（纤维素、半纤维素、木质素）的形成机制及表面特性；重点介绍了生物炭的改性技术，主要包括物理化学处理、杂原子掺杂、金属元素掺杂、多种元素共掺杂以及制备工艺的改良等，生物炭改性的目的是为了增加其比表面积、反应活性位点和官能团，改良孔隙结构和无机成分，从而提高它在修复环境污染的性能；然后综述了生物炭作为优良吸附剂或催化剂在用于抗生素废水的具体应用及其去除机理。最后指出生物炭虽被证明了具备去除水中各类抗生素的潜力，但在材料本身的优化以及工程抗生素废水应用中仍有一些需要填补的知识空白。