生物炭制备
实验材料：水葱、香蒲、芦苇
生物质经水洗4次去除表面黏附物后，风干2d,并在70-80℃烘箱中过夜干燥，经粉碎，过0.154mm筛子，装于棕色瓶中，待用。粉末活性炭（AC）为分析纯。
仪器：程序控温马弗炉
方法：限氧控温炭化法
称取20g过0.154mm筛子的生物质粉末于坩埚中，盖上盖子，置于一定温度（300，500，700℃）的马弗炉中炭化6h；冷却至室温后取出，制得的炭化产物用200ml 1mol/L的HCL溶液处理12h，去除灰分；经过滤，用蒸馏水洗至中性后，于70-80℃过夜烘干。
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.
活性炭的生产方法及工艺 作者：易择活性炭 上文我们分享了目前市场上有哪些活性炭：按材质分主要有煤质活性炭、木质活性炭、果壳活性炭、椰壳活性炭等；按形状分类有不定型颗粒炭、柱状活性炭、蜂窝活性炭、粉末活性炭等。 那么活性炭是如何生产的？是经过怎样的生产工艺得到的呢？这次我们以煤质活性炭的生产过程为例，来聊聊活性炭的生产方法和工艺。 01原料选择 按原理来说，所有的煤炭都可以生产制作成活性炭。但因不同的煤质生产的出来的活性炭品质有很大差异，为了更好的适应市场和让资源得到合理的利用，目前国内煤质活性炭的生产原料，主要采用山西大同地区的弱粘结性烟煤和宁夏的太西无烟煤。 此外，新疆烟煤也适宜制作活性炭。近几年受新疆地区煤层开发和经济发展的影响，现在采用新疆烟煤生产活性炭的厂家也越来越多。另外陕西神木地区也有部分企业使用当地烟煤生产活性炭，但活化出来的产品吸附值普遍较低，碘吸附值主要在400-700mg/g（国标87标）。 02炭化活化工段 “活性炭是一种含碳材料经过炭化、活化处理后的炭质吸附剂”，据此句定义可知生产活性炭有两个必备的工段，就是炭化和活化。 炭化是活性炭制造过程中的主要热处理工艺之一，常采用的设备主要有流态化炉、回转炉和立式炭化炉。
煤质活性炭通常炭化的温度在350-600℃。在炭化过程中大部分非碳元素——氢和氧因原料的高温分解首先以气体形式被排除，排除了原料中的挥发分和水分，而获释的元素碳原子则组合成通称为基本石墨微晶的有序结晶生成物，使得炭颗粒形成了初步孔隙，具备了活性炭原始形态的结构。原料经过炭化之后，我们称之为炭化料，炭化料已经具备了一定的吸附能力，但吸附能力极低，经检测一般炭化料碘吸附值只有200mg/g左右。 活化方法根据活化剂的不同分为物理活化法（也称气体活化法）和化学活化法。 煤质活性炭常用的活化方法是物理活化法，以水蒸气、烟道气（水蒸气、CO2、N2等的混合气）、CO2或空气等作为活化气体、在800-1000℃的高温下与炭化料接触进行活化（实际生产过程中最常使用烟道气）。 活化过程通过开放原来闭塞的孔隙、扩大原有孔隙和形成新的孔隙三个阶段达到造孔的目的。活化主要是通过活化炉设备进行活化反应造孔，当下主流有斯列普炉（SLEP）、斯克特炉（STK）、耙式炉、回转炉，目前在国内斯列普炉是使用最多的气体活化法炉型。 03成品工段 成品工段主要是根据应用需要制作成粒度不同的产品，对于颗粒炭，主要有破碎、筛分和包装三个过程。 破碎设备通常是采用双辊式破碎机，通过调节双辊之间的间隙大小，控制产品的粒度大小，以提高合格粒度筛分的得率。 筛分设备通常采用振动筛，将破碎后的物料筛分成粒度较大、合格和粒度较大的三种。在实际生产过程中往往会在振动筛上加多层筛网筛出几种粒度范围内的产品，最后将粒度合格的产品进行包装销售。工业应用中通常采用500kg/包和25kg/包的方式进行包装。另外在生产过程中，对于特殊用途的产品也会用去石机和除铁机以降低产品的灰分。 对于粉末活性炭，主要是通过磨粉和包装两个过程。磨粉现在基本上大多工厂都是采用雷蒙磨设备生产，通过调节磨机的分析器可以生产出粒度为200目和325目的成品粉炭。 04深处理工段 针对某些特殊用途的产品，会将成品炭再进行酸洗、碱洗、水洗等深加工处理。
第48卷第8期2019年8月 当 代 化 工 Con t emporary Chemicdl In d ustry Vol.4&No.8August, 2019 生物炭的主要改性方法 及其在污染物去除方面的应用 孙越1,严晓菊二 张延1,杜薇鲁金凤2 (1.河海大学水文水资源学院，江苏南京210098; 2.南开大学环境科学与工程学院.天津300071 ) 摘 要：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。 关键词：生物炭；改性；水处理；土壤改良 中图分类号：TQ424.3 文献标识码：A 文章编号：1671-0460 ( 2019 ) 08-1700-04 Main Modification Methods of Biochar and Its Application in Pollutant Removal SUN Yue', YANXiao-ju*, ZHANG Yan', DU Wei', LU Jin-feng (1. College of Hydrology and Water Resources, Hohai University, Jiangsu Nanjing 210098, China ；2. College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300071, China) Abstract: The modification methods of biochar were reviewed, such as ultraviolet radiation modification, acid-base modification, supported metal and its oxides modification, organic modification and so on. And their modification effect and mechanism were summarized and analyzed. After modification, the biochar has more surface functional groups than original biochar, or higher specific surface area, or the modified substance loaded on the surface of biochar can react with the target substance, thereby improving the adsorption performance of biochar. Finally, the application of modified biochar in soil improvement, pollutant removal in water and air were summarized. Key words: Biochar; Modification; Water treatment; Soil improvement 吸附是一种有效的污染物处理工艺，最常见的 吸附剂有活性炭、沸石等。目前一种新型的吸附剂 生物炭备受关注，它的来源很广泛，秸秆、稻壳、 木屑、污水厂的污泥0都能作为生物炭的原材料， 这些原材料经过高温绝氧裂解后得到生物炭。生物 炭的重要意义在于：首先，它的原材料可以来源于 其他产业的废弃物;其次，作为碳元素的富集产物， 对抑制全球变暖等气候变化问题有重要意义叫最 后，由于生物炭的来源多为有机体，其在制备过程 后仍能保持丰富的表面官能团H 和微量金属元素， 具有很强的吸附污染物的能力，在水处理领域，土 壤改良方面具有一定的应用前景。 由于生物炭的原材料来源很广，其吸附效能良 莠不齐所以很多研究者对生物炭进行改性，以 提高其吸附性能。本文主要综述生物炭的改性方法 及其在污染物去除领域的应用。 1生物炭的改性方法 1.1紫外辐射改性 紫外改性方法操作高效，且对环境友好。陈健 康同等对生物炭进行紫外辐射改性，研究结果表明 紫外辐射改性能够提高生物炭的对金属离子的吸附 性能，对Pb"吸附量的提高达136%,对Cd"吸附量 的提高达25.3%。紫外辐射改性能提高生物炭的比 表面积和氧元素含量，并能够降低生物质炭的表面 P H 值。李桥m 等以废椰子壳为原料制备生物炭并用 365 nm 紫外光辐射对生物炭改性，经过16 h 紫外辐 照改性的生物炭对溶液中Cd"的吸附量可达67.46 mg/kg,提高了 3.2倍。紫外照射过后生物炭表面含 氧官能团数量显著增加，BET 比表面积增大。1.2酸碱改性 酸碱改性能够改变生物炭的比表面积和孔容， 并能引入一些表面官能团，以提高生物炭的吸附性 目期介者 项日简作 金稿者讯 基收作通中央高校基本科研业务费专项资金，项目号：2017B10414；国家自然科学基金，项目号：51741807, 51878357, 2019-01-17 孙越（1995-）,男，山东泰安人，硕士，研究方向：水处理技术。E-mail ： n ysy2008@https://www.doczj.com/doc/001248914.html, 。严晓菊（1981-）,女，副教授，博士，研究方向：水处理技术。E-mail ： 21460479@https://www.doczj.com/doc/001248914.html, o
第47卷第7期2019年4月广 州 化 工 Guangzhou Chemical Industry Vol.47No.7Apr.2019 生物炭制备方法及其应用的研究进展 * 李佳燕,陈 兰,喻 婕,戴智强,张 震,王 娜 (天津中医药大学中药制药工程学院,天津 301617) 摘 要:生物炭作为一种绿色环保,廉价易得的新型功能材料,具有比表面积大,孔隙结构致密,来源广泛,环境友好等 优点三通过对生物炭制备方法的分类与总结,对比不同制备方法的优缺点,为生物炭制备过程的改进提供技术支持三通过对生物炭的应用进行总结与分析,为其在农业生产二环境保护二能源化工等领域的广泛应用提供理论与实践依据三 关键词:生物炭;制备方法;改性;土壤修复;污水处理;大气污染 中图分类号:X705 文献标志码:A 文章编号:1001-9677(2019)07-0022-04 * 基金项目:天津中医药大学校大学生科技创新基金资助项目(CXJJ2018YC19)三第一作者:李佳燕(1998-),女,本科生三 通讯作者:王娜(1983-),女,讲师,研究方向为中药废弃物的再利用三 Research Progress on Preparation Methods and Applications of Biochar * LI Jia -yan ,CHEN Lan ,YU Jie ,DAI Zhi -qiang ,ZHANG Zhen ,WANG Na (College of Pharmaceutical Engineering of Traditional Chinese Medicine,Tianjin University of Traditional Chinese Medicine,Tianjin 301617,China) Abstract :Biochar,as a new kind of green and environmentally friendly functional material,has the advantages of low cost,wide sources,large specific surface area and dense pore structure.Through the classification and summary of biochar preparation methods,the advantages and disadvantages of different preparation methods were compared,which provided technical support for the improvement of biochar preparation process.The application of biochar was summarized and analyzed,which provided theoretical and practical basis for its wide application in agricultural production,environmental protection,energy and chemical industry. Key words :biochar;preparation method;modification;soil remediation;sewage disposal;air pollution 生物炭是生物质在低氧或缺氧条件下,通过高温裂解碳化,形成的高度芳香化二富含碳的多孔颗粒固体[1]三生物炭的多孔结构,可以稳定地将碳元素固定长达数百年,矿化后碳元素在环境中很难再分解三制备生物炭的原料主要是制药二造纸二农产品加工等行业产生的废弃物三将这些废弃物加工制备成生物炭,并应用到农业二环保二化工二制药等领域,可以实现废弃物的高值利用,从而有效减少资源浪费,具有重要的实际意义和研究价值三 1 生物炭的制备 生物质主要由纤维素二半纤维素和木质素组成三生物炭的制备是生物质发生热裂解,由大分子转变为小分子的过程三其中伴随有脂肪烃脱水缩聚形成芳香环,羟基二羧基等极性官能团脱除的过程三根据制备过程中生物质的热解温度二升温速率以及加热介质的不同,生物炭的制备方法可分为:慢速热解二快速热解二气化热解二水热炭化以及微波热裂解法[1-2]三1.1 慢速热解 慢速热解法也称为传统炭化法,是指生物质以一个相对较低的速率加热,经过较长的热解时间制备生物炭的过程三慢速 热解法对设备条件要求不高,反应条件较为温和,在固定床或移动床上就可以进行反应,通过普通的马弗炉控制温度就可以实现生产三Xiao 等[3]以氮气为保护气,以稻秆为原料,在马弗炉内制备生物炭三在升温速率为5℃/min 的条件下,他们考察了反应温度对产物的影响三结果表明,当反应温度为150℃时,生物炭的产率最高为93.9%三随着炭化温度的升高,生物炭的产率逐渐下降,其灰分含量逐渐升高,pH 值增大,芳香化程度明显增高,微孔结构更加完善三李敏等[4]分别在窑式二固定床和移动床三种设备中进行了生物炭的制备过程,考察不同反应温度及风量条件对热解过程的影响三结果表明,产物的分布和特性与反应器的种类有关,而热解炭化制备生物炭的关键因素是温度与风量三 1.2 快速热解 快速热解法是生物质在无氧或限氧条件下快速(103~104℃/s,)加热到较高反应温度(常压下500℃左右),从而使生物质大分子发生热解转化,生成气体小分子二挥发分以及焦油等产物的过程三该过程通常在流化床中进行三与慢速热解法相比,快速热解的升温速率快二加热时间短,生物油产率相对较高,而生物炭产率相对较低,且得到的生物炭密度高二偏酸
秸秆生物炭基肥项目 可行性分析报告 规划设计 / 投资分析
秸秆生物炭基肥项目可行性分析报告说明 该秸秆生物炭基肥项目计划总投资18317.52万元，其中：固定资产投资14930.39万元，占项目总投资的81.51%；流动资金3387.13万元，占项目总投资的18.49%。 达产年营业收入30884.00万元，总成本费用23589.36万元，税金及附加330.92万元，利润总额7294.64万元，利税总额8631.72万元，税后净利润5470.98万元，达产年纳税总额3160.74万元；达产年投资利润率39.82%，投资利税率47.12%，投资回报率29.87%，全部投资回收期4.85年，提供就业职位519个。 充分依托项目承办单位现有的资源或社会公共设施，以降低投资，加快项目建设进度，采取切实可行的措施节约用水。贯彻主体工程与环境保护、劳动安全和工业卫生、消防工程“同时设计、同时建设、同时投产”的总体规划与建设要求。 ...... 主要内容：总论、投资背景及必要性分析、市场调研预测、产品规划分析、项目选址研究、工程设计可行性分析、工艺技术、环境影响分析、企业安全保护、项目风险评估、项目节能可行性分析、实施进度、项目投资情况、项目经济收益分析、综合评价说明等。
第一章总论 一、项目概况 （一）项目名称 秸秆生物炭基肥项目 （二）项目选址 某经济示范中心 （三）项目用地规模 项目总用地面积52546.26平方米（折合约78.78亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数54.93%，建筑容积率1.18，建设区域绿化覆盖率5.83%，固定资产投资强度189.52万元/亩。 （五）土建工程指标 项目净用地面积52546.26平方米，建筑物基底占地面积28863.66平方米，总建筑面积62004.59平方米，其中：规划建设主体工程46152.24平方米，项目规划绿化面积3614.46平方米。 （六）设备选型方案 项目计划购置设备共计105台（套），设备购置费6489.20万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量1033429.57千瓦时，折合127.01吨标准煤。
、碳酸饮料生产工艺流程
1定 容：检测物料基本指标； 2、冷 却： 低于10 度 3、备 压： 0.5Mpa （根据要求设 定） 4 、灌装压力：0。4-0.5Mpa 5、灌装温度：13± 2℃； 6、封 口： 14-18nM 7、灯 检： 无肉眼可见杂质。 8还有两组过滤没有标注 、主要设备 一）、水处理设备 第一级净化系统 石英砂过滤器：采用石英砂多介质过滤器，主要目的是去除水中含有的 泥沙、锰、铁锈、胶体物质、机械杂质、悬浮物等颗粒在20UM 以上对 人体有害的物质。自动过滤系统采用进口富莱克控制器,可以自动进行反冲洗、正冲洗等一系列操作。同时，设备具有自我维护系统，运行费用低。滤材主要包括:PPF，AC 椰碳等。 结构示意图： 第二级净化系统 活性炭过滤器：采用活性炭过滤器，主要利用活性炭的吸附作用，去
除
水中的色素、异味、大量生化有机物，降低水中的余氯值及农药污染和 其他对人体有害的污染物质。自动过滤系统采用进口富莱克控制器,可 以自动进行反冲洗、正冲洗等一系列操作。 结构示意图： 第三级软化处理系统（根据地方原水水质选配） 阳离子树脂：采用阳离子树脂对水进行软化，主要去除水中的硬度。水的硬度主要是有钙（Ca2+）、镁（Mg2+ ）离子构成的，当含有硬度离 子的原水通过树脂层时，水中的Ca2+、Mg2+ 被树脂交换吸附，同时等 物质量释放出钠Na+离子，从软水器内流出的水就是去掉了硬度离子的 软化水。从而有效防止逆渗透膜结垢。 第四级脱盐处理 反渗透脱盐：采用反渗透技术进行脱盐处理，反渗透膜孔径为0.0001 微米，能去除有害的可溶解性固体及细菌、病毒等，脱盐率达99.6% 以上，生产出符合国家标准的纯净水，主机部分包含保安过滤器、高压 泵和反
生物炭及其复合材料的制备与应用研究进展 摘要：随着现代工农业生产的迅速发展，每年都有大量的重金属通过金属矿山 开采及冶炼、化工废水、化肥农药和生活垃圾等方式进入水体，导致水体重金属 污染日益严重。此类污染物在水体中具有很强的毒性和不可降解性，还会通过生 物链的累积放大其危害性，不仅破坏了生态系统，而且严重威胁到人体健康。因此，如何采取科学有效的方法处理重金属污染废水已经迫在眉睫，同时重金属水 体污染防治已成为当今环境领域的研究热点之一。 关键词：生物炭；复合材料；污染物 生物炭--般是指生物质原材料在厌氧或缺氧的条件下，经一定的温度(<700 oC)热解产生的含碳量高、具有较大比表面积的固体生物燃料，也称为生物质炭。常 见的生物炭包括木炭、稻壳炭、秸秆炭和竹炭等。它们主要由芳香烃和单质碳或 具有石墨结构的碳组成，除了C元素，还包括H、0、N、S以及少量的微量元素。虽然生物炭的性质受制备条件的影响较大，但总体来说，生物炭比表面积大、容 重小、稳定性高、吸附能力强被广泛应用于生态修复、农业和环保领域。 一、生物炭 在传统农业阶段，农作物的废弃物一般是以焚烧还田的方式进行处理，人们 通常采用将土覆盖在点燃的生物质上的方法实现在缺氧条件下的无烟燃烧，燃烧 后的生物炭留在土壤中，可改良土壤并提高土壤肥力。随着技术的发展，目前生 物炭的制备多在窑炉中进行，提高了效率，但基本原理与传统农业手段是相同的。目前制备生物炭常用的方法是热裂解法，即限氧升温炭化法。根据不同的反应条 件可以将热裂解法分为两种：一是快速裂解法，反应温度一般在700℃以上，生 物燃料的制备通常采用这种方法；另一种是常规裂解法，温度一般在700℃以下，生物炭主要用这种方法制备而成。研究表明，生物质原材料的种类会对生物炭的 性质(空间结构和性状)产生影响。在相同裂解条件下，不同生物质材料来源的生 物炭不仅稳定性不同，对污染物的吸附能力、对土壤理化性质的影响亦不同。生 物质来源对生物炭性能的影响，原材料中木质素含量越高，制备的生物炭材料中 芳香含量和C：N比例越高，与此同时生物炭的矿化度越低。除了生物质原材料 种类，裂解温度也是生物炭制备过程中一个非常关键的因素，它不仅能够影响生 物炭的产率，还可以控制生物炭的表面结构和吸附性质。生物炭在环保领域的应 用已经引起了国内外学者的普遍关注，然而因其具有高温裂解过程中损失部分离 子官能团、吸附后固液分离难的不足，已经有学者开始研究将生物炭与其他材料 复合，改善生物炭的物理和化学性质，加强其吸附能力。生物炭复合材料的制备 通常是在生物质原材料中添加其他材料，再通过高温裂解制备成复合材料。 二、物炭复合材料制备 生物炭复合材料是以生物炭为主，通过物理、化学等方法对生物炭进行修饰 改性或者负载一些无机或有机物，从而提高其吸附性能的复合材料。一般而言， 生物炭复合材料的吸附能力比生物炭强，主要是由于生物炭被改性修饰或者负载后，生物炭复合材料的比表面积、微孔结构以及吸附位点发生了变化，除此之外，改性剂和负载物本身也会影响生物炭复合材料的吸附性能。 由于生物炭颗粒较小，很难从溶液中分离出来，容易造成二次污染，而且也 不利于生物炭的再生和重复利用，所以部分研究者通过磁性剂磁化生物炭。目前，主要运用的赋磁剂有金属单质(Fe、Co、Ni)、金属氧化物(Fe。04、7-Fe203、 C0304)和铁氧体(CoFe204、MgFe204)等。Wang等[363利用共沉淀法制备出生物
铜是生命所必需的微量元素，作为多种酶组分之一，其参与很多生理代谢过程，但同时也是一种具有潜在毒性的元素，是土壤和地下水的主要污染重金属[1]。目前，重金属铜废水处理包括物理、化学 和生物等方法，例如化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、膜分离技术及吸附法。在这些方法中，吸附法具有容易操作、简易高效等特点，具有广阔的应用前景[1]。过去几十年中已经研制了大量吸附剂，由 摘要：为了提高生物炭对重金属铜的吸附能力，选取小麦秸秆作为原料，将不同比例纳米羟基磷灰石与秸秆混合均匀，在600℃ 高温限氧条件下制备了羟基磷灰石改性生物炭材料，比较了生物炭和生物炭改性材料对铜的吸附特性，同时分析了两者间的表面特征等。结果表明：热重分析显示，生物炭表面附着纳米羟基磷灰石可以提高生物炭的热稳定性；扫描电子显微镜分析显示，纳米羟基磷灰石可以较为均匀地附着在生物炭表面，但同时会伴随不同程度的聚集现象；接触角测试结果显示，生物炭表面附着纳米羟基磷灰石可降低其疏水性；生物炭和生物炭改性材料对铜的吸附符合伪二级动力学模型，生物炭改性材料可使铜的吸附速率提高7.69%~130.77%；生物炭和生物炭改性材料对不同浓度的铜吸附符合Langmuir 等温吸附模型，对铜的最大吸附量分别为32.65mg ·g -1和57.01mg · g -1。关键词：纳米羟基磷灰石；小麦秸秆；生物炭；Cu 2+；吸附 中图分类号：X52文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2017） 10-2092-07doi:10.11654/jaes.2017-0525 Comparison of copper adsorption onto unmodified and nano-hydroxyapatite-modified wheat straw biochar ZHU Si-hang 1,2,3,ZHAO Jing-jing 1,2,3,CHU Long-gang 1,YIN Ying-jie 1,CHEN Chong 1,2,3,SHANG Jian-ying 1,2,3* （1.College of Resource and Environment,China Agricultural University,Beijing 100193,China;2.Key Laboratory of Plant-Soil Interactions ，Ministry of Education,Beijing 100193,China;3.Key Laboratory of Arable Land Conservation （North China ）,Ministry of Agriculture,Beijing 100193,China ） Abstract ：To improve wheat straw biochar ′s removal ability of copper from polluted water and soils,wheat straw biochar was modified using nano-hydroxyapatite.The characteristics of unmodified and nano-hydroxyapatite-modified wheat straw biochars were analyzed,and batch and kinetic adsorption experiments were conducted.The results showed that the nano-hydroxyapatite coating was uniformly attached to the surface and improved the thermal stability of the wheat straw biochar.All three concentrations of the nano-hydroxyapatite coating decreased the hydrophobicity of the biochar.The nano-hydroxyapatite coating increased the adsorption rate of copper by 7.69%~130.77%.The maxi -mum adsorption capacity of nano-hydroxyapatite-modified wheat straw biochar increased from 32.65mg ·g -1without coating to 57.01mg ·g -1with 0.5%coating.Copper adsorption onto unmodified and nano-hydroxyapatite-modified wheat straw biochars were well fitted by the pseu -do-second-order kinetics and Langmuir adsorption models. Keywords ：nano-hydroxyapatite;wheat straw;biochar;Cu 2+;adsorption 收稿日期：2017-04-11录用日期： 2017-07-28作者简介：朱司航 （1990—），男，黑龙江牡丹江人，博士研究生，研究方向为土壤和地下水污染修复研究。E-mail ：zhusihang0453@https://www.doczj.com/doc/001248914.html, *通信作者：商建英E-mail ：jyshang@https://www.doczj.com/doc/001248914.html, 基金项目：国家自然科学基金项目（41501232）；国家级创新训练项目（201710019065）Project supported ：The National Natural Science Foundation of China （41501232）；National Innovation Training Program ，China （201710019065） 朱司航，赵晶晶，楚龙港，等.纳米羟基磷灰石改性生物炭对铜的吸附性能研究[J].农业环境科学学报,2017,36（10）： 2092-2098.ZHU Si-hang,ZHAO Jing-jing,CHU Long-gang,et https://www.doczj.com/doc/001248914.html,parison of copper adsorption onto unmodified and nano-hydroxyapatite-modified wheat straw biochar[J].Journal of Agro -Environment Science ,2017,36（10） :2092-2098.纳米羟基磷灰石改性生物炭对铜的吸附性能研究 朱司航1，2，3，赵晶晶1，2，3，楚龙港1，尹英杰1，陈 冲1，2，3，商建英1， 2，3* （1.中国农业大学资源与环境学院，北京100193；2.教育部植物-土壤相互作用重点实验室，北京100193；3.农业部华北耕地保育重点实验室，北京100193）
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910216077.5 (22)申请日 2019.03.21 (71)申请人 上海交通大学 地址 201100 上海市闵行区东川路800号交 通大学材料楼F楼521室 (72)发明人 赵玲 肖冬林 曹心德 刘阳 续晓云 仇浩 (74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569 代理人 瞿晓晶 (51)Int.Cl. C12N 11/14(2006.01) C12N 11/10(2006.01) C12N 11/04(2006.01) C02F 3/34(2006.01) C12R 1/38(2006.01) C02F 101/34(2006.01) (54)发明名称一种生物炭基材料的制备方法、生物炭基材料及其应用(57)摘要本发明提供了一种生物炭基材料的制备方法、生物炭基材料及其应用，属于有机物降解技术领域。所述制备方法包括：将无机盐液体培养基与生物炭混合，得到混合物，将苯酚降解菌接种于混合物中培养45～50h，对得到的培养物进行真空抽滤，得到吸附有苯酚降解菌的生物炭；将所述吸附有苯酚降解菌的生物炭经生理盐水重悬后，得到悬浊液，将所述悬浊液与海藻酸钠溶液混合后滴加到氯化钙溶液中，得到生物炭炭基材料。采用本发明提供的制备方法制备得到的生物炭基材料，大大提高了苯酚的降解率，对于浓度高达600～1200mg ·L -1范围内的苯酚污染废水，生物炭能够显著提高苯酚降解菌对苯酚毒性的耐受力， 使其最终降解率最高接近100％。权利要求书1页 说明书9页 附图4页CN 109825494 A 2019.05.31 C N 109825494 A
任务1-3 生物炭生产与农用的意义及国内外动态近年来，biochar一词不断地出现在科学期刊及媒体中，Biochar 是bio-charcoal的缩写，是指生物有机材料（生物质）在缺氧及低氧环境中经热裂解后的固体产物，大多为粉状颗粒，2007年在澳大利亚第一届国际生物炭会议上取得的统一命名，主要施用于农林业土壤。国内将biochar译为生物炭、生物质炭、生物质焦，为简便起见，本文-称之为“生物炭”。生物炭是粉状颗粒化的木炭，是活性炭的生产原料之一，在性质和特征上三者具有相似性，均属于黑炭（black carbon），黑炭涵盖了生物质略微炭化到燃烧后黑烟颗粒的炭化物质，包括自然野火或人为烧荒燃烧植物、化石燃料不完全燃烧形成的碳物质，黑炭对全球碳循环起着较大的作用。 实践任务 任务要求 1.了解生物炭与碳减排过程 2.理解生物炭的一举多赢战略 3.掌握生物炭生产与原料 4.了解生物炭国内外研究动态与方向 任务实施 目前全球对生物炭的科学研究重视源于对亚马逊盆地中部黑土（Terra Preta de Indio）的认识，在哥伦布进入南美大陆之前，南美洲土著人就用木炭作为改良当地高风化淋溶土壤的主要材料，这种黑土至今是全球最肥沃的土壤之一。然而，在20世纪80年代以前，
全球关于生物炭的科学研究论文仅有寥寥数篇，也尚未充分认识到生物炭的重要性。20世纪80年代，虽然日本人用生物炭作为盆景植物土壤的改良剂及作为生物菌肥的载体，并有研究论文发表。但是全球真正科学认识生物炭开始于20世纪90年代中期。为了应对气候变暖，在寻求更有效降低大气二氧化碳浓度及化石燃料碳排放的技术过程中，科学家从Terra Preta研究中认识到了生物炭作为二氧化碳俘获和碳封存剂的重要性，从此有关生物炭改良土壤及改善肥料性能及效益的研究日益增多，全球关于生物炭的期刊科研论文数从2000年的2篇左右上升到2009年约80篇以上，且仍呈增长趋势。在google 搜索引擎上以biochar关键词搜索（截止2010年10月31日）可搜到约15.1万条结果。“生物炭”搜索到211万条结果，这充分说明生物炭成为全球科学研究和媒体关注的焦点。 一、生物炭与碳减排 众所周知，现有的化石能源利用过程是一个碳排放过程，全球每年因化石能源利用而排放的二氧化碳相当于60多亿t碳，二氧化碳
活性炭吸附装置工艺流程图（完整）一．主画面工艺流程图：
二．第一组吸附塔共工艺流程图： 三．第二组吸附塔工艺流程图：
四．第三组吸附塔工艺流程图： 五．反冲洗工艺流程图：
自动反冲洗操作说明： 1.维护检修已完成，所有安全标识牌已全部取下，方能执行运行操作； 2.检查管道、管网工况应正常，各连接部位应紧固、牢靠通畅无破损滴漏现象； 3.仪表、电气部分工况应正常、上电正常能正常投运，现场数据与远传数据应 一致； 4.电机、泵、减速机润滑油应正常，油位应正常在油标尺上无漏油现象； 5.检查确认打开机封冷却循环水系统应正常； 6.关闭要反冲洗塔的进水阀、出水阀； 7.检查确认打开要启动的反冲洗水泵前/泵后手动阀门； 8.选择需要反冲洗的吸附塔、反冲洗水泵以及循环次数； 9.确认各项准备工作已经完成； 10.鼠标点击选择开关为自动状态； 11.鼠标点击启动按钮“启动反冲洗”键，按设定好的程序自动进行反冲洗；
12.在任何情况下，只要按下“停止反冲洗”按钮程序执行----关闭反冲洗水电动 阀EV-110/EV-111/EV112、停止反冲洗水泵P-110/P-111/P-112、关闭反冲洗进水阀、反冲洗出水阀。 六．补碳工艺流程图： 自动补炭操作说明： 1.维护检修已完成，所有安全标识牌已全部取下，方能执行运行操作； 2.检查管道、管网工况应正常，各连接部位应紧固、牢靠通畅无破损滴漏现象； 3.仪表、电气部分工况应正常、上电正常能正常投运，现场数据与远传数据应一致； 4.电机、泵、减速机润滑油应正常，油位应正常在油标尺上无漏油现象； 5.检查确认打开机封冷却循环水系统应正常； 6.关闭要补炭塔的进水阀、出水阀；
1.生物炭的应用领域 (1)生物炭的环境效应 随着低碳经济和可持续发展理念的提出和实施，气候变化问题不容小觑，而COZ等气体的排放所造成的温室效应也成为全世界的环境难题。制备生物炭的生物质来源广泛，易集中处理，低污染，可再生，应用潜力巨大。Lehmann曾指出，植物光合作用吸收的CO2会转变为碳水化合物来储存，经过热解处理后得到的生物炭再重新施与土壤中会起到固碳的作用，这种循环可以称为一个净的“负碳”过程，可以有效缓解全球气候变暖问题[34] 除此以外，生物炭因其自身的特殊性能还常常被用于水质净化，污水处理，废气处理等环境领域。如生物炭常被用于脱硝脱硫工艺中，通过吸附作用有效去除二氧化硫及氮氧化物等污染物。 (2>生物炭的农业效应 己有研究发现，农林业废弃物通过热解炭化制备成生物炭并以土壤改良剂的形式重新施与土壤，可以起到改善土壤环境，增加土壤肥效，提高农作物产量，并修复土壤的效果，若能运用于实际中，能极大的促进土壤的可持续利用和农业的绿色发展。 生物炭含有丰富的矿质元素，施加到土壤中可提高土壤中P, K, N, Mg, Ca, N等元素的含量，尤其是畜禽粪便生物炭对贫瘩土壤的养分补充效果非常明显。生物炭的石灰当量值较大，因此施与土壤中能与石灰有同样的作用，通过提高土壤碱基饱和来降低可交换铝水平，而酸性土壤的pH值也可以通过生物炭对土壤质子的消耗作用来完成[35-37]，进而改良酸性土壤养分的有效性。生物炭自身的高碳含量，不但可以增加土壤中的有机碳，还可以一定程度的提高土壤中有机质的含量，外加它本身就具有一定的吸水能力，因此，能大幅度的提升和改善土壤整体的养分吸持容量和持水能力。在土壤保肥方面，生物炭因其自身的特殊性质具有较高的吸附能力，阳离子交换量(CEC)和化学反应性，因此，常起到肥料缓释载体的作用，通过延迟和缓冲土壤中肥料的释放来提高其利用率[[38,39]。同时，生物炭的水肥吸附作用及孔隙结构能有效的改善土壤微生物环境， 为有益微生物的生存提供良好的栖息环境，促进其种群的繁硝和活性的保持[40-42] (3)生物炭的能源效应 化石能源作为人类文明进步和社会发展所依赖的主要能源结构，因为不可持续性和人类的巨大消耗使其逐渐走向枯竭。能源危机也因此成为全球高速发展的限制性因素，如何探索和发现新型替代能源己是燃眉之急[43]。生物炭作为一种可再生碳源，燃烧性能好，热值高，清洁，无污染，因而具有极大的开发潜力。我国每年秸秆产量有七亿吨，制成生物炭具有的热值高达2.25亿吨，价值折合Ig00亿元人民币，可填补我国燃煤缺口的一半以上，可应用于农村分散供热，供暖以及城市集中供暖，发电等，有效调整我国能源结构，为绿色可持续发展提供新型起步点和着眼点。除此以外，生物炭制备过程中获得的混合气和生物油以蒸汽催化的方式进行重新整合收集后可得氢气副产品，作为一种新原料和能源被用于合成氨等其它方面与领域[44]。而生物油也可升级加工为工业化学品，和化学还可进一步精炼得到生物柴油燃料。因此，生物炭制备过程中所产生的生物能源品可在一定程度上缓解化石能源的压力，并 从总量上减小了化石原料的碳排放量。L (1)在污水处理中的应用 生物炭的多孔结构及高比表面积使其与活性炭类似，可以用于环境中的污染物的吸附剂(Beesley L, et al., 2010; Beesley L, et al., 2011; Chen X, et al.,2011; Ippolito J A, et al. , 2012a)。目前，己有很多研究使用废弃物制成的生物炭来去除水中的污染物，并且对多种污染物都有显着的吸附效果(Cao X D, et al.,2009; Chen X, et al.，2011;Dong X, et al.，2011;Ippolito J A, et al.，2012a;Qiu Y, et al. , 2008 ; Uchimiya M, et al. , 2010)。生物炭在污水处理方面的应用主要包含两个方面，即有机污染治理和无机污染治理。有机污染物主要包括染料、酚醛树脂、农药、芳烃以及抗生素等，无机污染物主要包括阳离子和阴离子。Chen等(Chen X, et al. , 2011)报道了由硬木和玉米秸秆制备的生物炭对Cu和Zn有很强的吸附性，分别高达12.5和11.0 mg/g o Klasson等使用杏仁壳生物炭吸附水中的二嗅氯，其比表面积可达到344 m2/g，最大吸附量为102 mg/g(Klasson K T,et al. , 2013) o Cao等(Cao X D, et al., 2009)研究表明在