生物质活性炭的制备及应用进展

《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》篇一摘要：生物质炭是一种新型环保材料，因其良好的吸附性、化学稳定性以及促进土壤有机物改善的特性而受到广泛关注。

本文综述了生物质炭的制备方法、功能改性技术及其在去除废水中有机污染物方面的研究进展，旨在为相关研究提供参考和指导。

一、引言随着工业化的快速发展，废水中的有机污染物已成为环境治理的难题。

生物质炭因其良好的吸附性能和环保特性，在废水处理中具有广阔的应用前景。

本文将重点介绍生物质炭的制备方法、功能改性技术及其在去除废水中有机污染物方面的研究进展。

二、生物质炭的制备生物质炭的制备主要采用热解法，即将生物质原料在无氧或限氧条件下进行热解，使生物质炭化。

制备过程中，原料的选择、热解温度、热解时间等因素都会影响生物质炭的性能。

常见的生物质原料包括农业废弃物、林业废弃物、城市固体废弃物等。

三、生物质炭的功能改性为了提高生物质炭的吸附性能和化学稳定性，研究者们开展了大量的功能改性研究。

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：通过物理手段，如球磨、研磨等，改变生物质炭的孔隙结构和比表面积，从而提高其吸附性能。

2. 化学改性：利用化学试剂对生物质炭进行表面改性，引入极性基团、亲水基团等，增强其与有机污染物的相互作用力。

3. 生物改性：通过微生物的作用，对生物质炭进行表面修饰，增加其与有机污染物的亲和力。

四、去除废水中有机污染物的研究进展生物质炭因其良好的吸附性能和环保特性，在去除废水中有机污染物方面具有显著效果。

研究表明，生物质炭能够有效地吸附废水中的有机物、重金属等污染物，降低废水的污染程度。

此外，通过功能改性后的生物质炭，其吸附性能得到进一步提高，能够更有效地去除废水中的有机污染物。

五、结论与展望生物质炭作为一种新型环保材料，在废水处理中具有广阔的应用前景。

通过热解法可以制备出性能优良的生物质炭，而功能改性技术则能进一步提高其吸附性能和化学稳定性。

生物质炭技术及应用生物质炭技术及应用是一种将生物质材料通过热解、氧化或还原等过程转化成炭质产物的技术。

生物质炭作为一种新型的高效炭材料，具有多孔性、大比表面积和优异的化学稳定性等特点，广泛应用于环境治理、能源开发和产业制造等领域。

生物质炭技术主要分为两步：预处理和炭化。

预处理阶段包括生物质材料的粉碎、烘干和除杂等处理，以获得适合炭化的原料。

炭化阶段则是通过高温加热生物质材料，使其经历热解、热解和热化等反应而转化成炭质产物。

生物质炭的应用领域非常广泛。

首先，在环境治理方面，生物质炭可以作为土壤调节剂用于提高土壤肥力和改善土壤物理性质。

其多孔结构可以增加土壤的孔隙度，提高土壤的通气性和保水性，并吸附土壤中的重金属和有机物等污染物，起到修复土壤的作用。

此外，生物质炭还可以用于河道和湖泊的修复，通过吸附和分解水体中的有害物质，改善水质。

其次，在能源开发方面，生物质炭可以用作生物质燃料，取代传统的化石燃料。

生物质炭具有高热值、低灰分和低含氮含硫等特点，燃烧时产生的烟尘和有害气体排放较少，具有较好的环保性能。

此外，生物质炭还可以用于制备炭基材料，如炭纤维、炭黑和活性炭等，这些材料在航空航天、电子技术和环境保护等领域有着广泛的应用。

最后，在产业制造方面，生物质炭可以用于制备高性能的炭基材料和化工产品。

生物质炭具有多孔性和大比表面积等特点，可以用于制备电极材料、催化剂和吸附剂等。

例如，生物质炭可以用于制备锂离子电池的负极材料，提高电池的循环稳定性和倍率性能。

此外，生物质炭还可以用于制备高性能催化剂，用于有机合成和环境催化等领域。

综上所述，生物质炭技术及应用在环境治理、能源开发和产业制造等领域具有广泛的应用前景。

通过生物质炭技术的研究和开发，可以实现资源的高效利用和环境的可持续发展。

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。

生物炭的制备及其应用研究进展生物炭的制备及其应用研究进展一、引言近年来，生物炭作为一种新型的碳材料，受到了广泛关注。

它由天然有机材料经过高温热解或气化而得到，具有极高的炭含量和特殊的微观孔结构。

生物炭具有许多优异的性质和广泛的应用前景，特别是在环境修复、土壤改良和能源储存等方面表现出了巨大的潜力。

本文将重点介绍生物炭的制备方法以及其在不同领域的应用研究进展。

二、生物炭的制备方法目前，生物炭的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法三种。

物理法的制备过程是将天然有机材料进行高温热解或气化，在缺氧或有限氧条件下进行。

常用的物理法包括煅烧、炭化和热解等方法。

化学法的制备过程是将天然有机材料进行化学反应或处理，如酸处理、氢化还原或热裂解等。

生物法的制备过程是利用微生物将有机废弃物分解为生物炭，常用的方法包括厌氧发酵和好氧堆肥等。

三、生物炭的应用领域1. 环境修复生物炭可作为一种有效的环境修复材料，能够吸附和固定重金属离子、有机污染物和有害气体等。

其特殊的微观孔结构和大表面积使得其具有良好的吸附能力和固定能力。

生物炭在土壤中的应用可以有效减少土壤中的污染物含量，并提高土壤质量，从而增加农作物的产量和质量。

2. 土壤改良生物炭作为土壤改良剂，可以改善土壤结构、调节土壤酸碱度和提高土壤保水能力。

其微观孔结构可以增加土壤孔隙度，促进土壤通气和排水，提高农作物的根系生长。

同时，生物炭还能吸附土壤中的营养元素，缓释给植物吸收，提高土壤肥力和农作物的产量。

3. 能源储存生物炭作为一种新型的能源材料，具有较高的碳含量和良好的燃烧性能。

其应用于能源储存领域可以用作燃料电池的电极材料、电容器的电极材料和锂离子电池的负极材料等。

生物炭的使用可以提高能源转换效率、减少能源的消耗，并对环境产生较小的影响。

四、生物炭的未来发展方向尽管目前生物炭已经在环境修复、土壤改良和能源储存等领域取得了一定的应用效果，但仍然存在一些问题和挑战。

其中包括生物炭的制备成本较高、应用技术仍不成熟、产品质量参差不齐等。

生物炭制备方法及其应用的研究进展生物炭制备方法及其应用的研究进展引言：生物炭是一种通过高温无氧热解生物质制得的碳质副产品，其具有高孔隙度、大比表面积和孔径可调等特点。

因此，生物炭在农业、环境保护和能源等领域具有广泛的应用前景。

本文将综述生物炭制备方法及其在农业、环境保护和能源利用方面的研究进展。

一、生物炭的制备方法目前，生物炭的制备方法主要包括热解和气化两种。

1. 热解法热解法是将生物质放置在封闭的容器中进行高温无氧热解，从而生成生物炭。

热解法主要分为固体热解和液体热解两种方法。

固体热解法的步骤包括颗粒处理、真空干燥、缩小颗粒尺寸、热解和冷却等。

常用的固体热解设备有木屑炭化炉、橡胶炭化炉和稻壳炭化炉等。

液体热解法主要是在有机溶剂中对生物质进行热解。

具体步骤包括溶解生物质、热解和产出生物炭。

常用的液体热解方法有溶剂溶解法、水蒸气热解法和微波热解法等。

2. 气化法气化法是将生物质在高温下与气体反应，产生可燃气体和生物炭。

气化法主要分为固体气化和液体气化两种方法。

固体气化是将固体生物质与气体（如氢气、氧气等）或蒸汽进行反应。

常用的固体气化设备有气流气化炉、床式气化炉和流化床气化炉等。

液体气化是将生物质与液体（如超临界水、液氨等）反应，产生气体和生物炭。

液体气化法主要有湿法气化和超临界流化床气化等方法。

二、生物炭在农业中的应用1. 土壤改良剂生物炭具有多孔性和高比表面积，能够增加土壤的保水性和通气性，改善土壤结构。

此外，生物炭中的微量元素和有机质有助于植物生长和养分吸收。

因此，生物炭被广泛应用于土壤修复、农作物生产和园艺种植等领域。

2. 肥料添加剂生物炭可以与肥料混合使用，提高肥料的利用率和吸附性能。

生物炭能够吸附肥料中的养分，延缓养分释放速度，并减少养分流失。

此外，生物炭还能调节土壤pH值，提高土壤酸碱性，改善肥料的利用效果。

三、生物炭在环境保护中的应用1. 污水处理剂生物炭具有吸附性能，能够有效去除废水中的有机物、重金属和氮磷等污染物。

生物炭及改性生物炭的制备与应用研究进展一、概述生物炭，一种由生物质在缺氧或完全缺氧的条件下经高温热解产生的富含碳素的固态物质，近年来在环境、农业、能源等多个领域引起了广泛关注。

其独特的物化特性，如高孔隙度、大比表面积和优异的吸附性能，使得生物炭在土壤改良、污水处理、大气净化、能源储存等方面展现出巨大的应用潜力。

随着对生物炭研究的深入，改性生物炭的概念也应运而生。

改性生物炭是在原始生物炭的基础上，通过物理、化学或生物等手段，进一步优化其性能，拓宽其应用领域。

本文旨在综述生物炭及其改性产物的制备方法，以及它们在农业、环境保护、能源储存和材料科学等领域的应用研究进展，以期为生物炭的进一步开发利用提供科学依据。

1. 生物炭与改性生物炭的定义与特性生物炭（Biochar）是一种由生物质在缺氧或低氧条件下经过热解或气化等热转化过程生成的炭化材料。

它具有丰富的孔隙结构和优良的吸附性能，是一种重要的环境材料和能源载体。

生物炭的主要成分是碳，除此之外还含有氢和氧等元素，这些元素的含量取决于热裂解方法和炭化最终温度，而与原料类型关系不大。

随着炭化温度的升高，生物炭中碳元素的含量增加，而氢和氧的含量则相应降低。

改性生物炭则是在生物炭的基础上，通过物理、化学或生物方法进行改性处理，以进一步改善其吸附性能、提高其对特定污染物的去除能力或赋予其新的功能特性。

改性生物炭的制备方法多种多样，包括酸处理、氧化处理、还原处理、热处理、负载金属或纳米颗粒等。

生物炭及改性生物炭具有多种优良特性，如高比表面积、丰富的孔隙结构、良好的吸附性能、稳定性强、环境友好等。

这些特性使得生物炭及改性生物炭在农业、环保、能源等领域具有广泛的应用前景。

例如，在农业领域，生物炭可以用于土壤改良，提高土壤保水保肥能力，促进作物生长在环保领域，生物炭及改性生物炭可以用于污水处理、废气处理、固废处理等，有效去除污染物，提高环境质量在能源领域，生物炭可以作为可再生能源的载体，用于生产生物燃气、生物油等。

基金项目大学生创新创业项目(202010142174)。

*通信作者收稿日期2021-09-13摘要生物炭是生物质在绝氧或限氧条件下热解的固态产物,通常因具有特殊的孔隙、官能团结构及稳定的物理化学性质等特点而广泛应用于气态或液态污染物的吸附,并成为目前生物质能资源化利用研究热点。

本文介绍了生物质热解制取生物炭的工艺、生物炭生成机理及目前主要应用领域,重点评述了影响生物炭制备、结构特性及吸附特性的主要因素,并提出了生物质热解制备生物炭及其在吸附领域应用的未来研究方向。

关键词生物质;热解;生物炭;吸附;影响因素中图分类号S216文献标识码A 文章编号1007-5739(2022)09-0133-08DOI :10.3969/j.issn.1007-5739.2022.09.039开放科学(资源服务)标识码(OSID ):Advances on Biochar Preparation and Its Adsorption ApplicationsSHENG Zhu 1DENG Bingjie 2SUN Yang 1*FAN Sichen 1LI Xinyang 1YANG Tianhua 1(1Key Laboratory of Clean Energy of Liaoning Province,College of Energy and Environment,Shenyang Aerospace University,Shenyang Liaoning 110136;2Offshore Environmental Technology &Services (Beijing)Limited Company,Beijing 100125)Abstract Biochar is a solid product of biomass pyrolysis under anaerobic or oxygen-limited conditions.It is widely used in the adsorption of gaseous or liquid pollutants due to its special pore and functional group structure,and stable physicochemical properties.It has become a research hotspot of resource utilization of biomass energy.This paper introduced the preparation process of biochar by biomass pyrolysis,generation mechanism of biochar and current application fields.It focused on the main influence factors of preparation,structural characteristics and adsorbed characteristics of biochar,and it proposed the future research directions of biomass pyrolysis producing biochar and its application in the adsorption field.Keywords biomass;pyrolysis;biochar;adsorption;influence factor生物炭制备及其吸附应用研究进展盛竹1邓兵杰2孙洋1*范思辰1李欣陽1杨天华1(1沈阳航空航天大学能源与环境学院辽宁省清洁能源重点实验室,辽宁沈阳110136;2海油环境科技(北京)有限公司,北京100125)能源与环境问题是人类共同关心的重要课题,关系到经济的发展和人民幸福指数的提高。

生物质热解制备生物活性炭及其应用研究生物质是一种可再生资源，因此在可持续发展的要求下，生物质被广泛应用于能源、化学品等领域。

其中，生物质热解制备生物活性炭，成为一个备受关注的研究领域。

本文将从热解原理、炭素微观结构、制备工艺、生物活性及应用等方面，综述生物质热解制备生物活性炭及其应用研究现状和发展趋势。

一、热解原理生物质热解是将生物质在高温、缺氧或微氧气氛下，通过热解分解的方法产生热解物和热解气。

热解物中主要包括生物炭、液态产品和气相产物。

由于热解过程中气相产物与液态产品往往难以利用，因此炭素材料成为研究的重点。

热解过程中，生物质分子在热分解温度下发生热解反应，形成机械强度高、孔径分布广和化学性质稳定的生物炭。

同时，生物质热解还可产生大量的有机气体和液体燃料，其在生物质能源利用和液体燃料化工等领域具有广泛的应用。

二、炭素微观结构生物质热解制备生物活性炭，是通过对生物质中的碳元素进行裂解和重组来实现的。

大多数生物炭的基础结构是由碳微晶和非晶碳组成，并包含氧、氢和少量其他元素（如N、S、P）。

在热解的过程中，碳微晶会发生聚合、重组和结构调控等反应，从而形成生物炭的独特微观结构。

生物炭的微观结构具有复杂性、多样性和可调控性。

其中，孔径结构、比表面积和石墨度等是制备、性能评价及应用的重要参数。

孔径大小、分布和形态等决定了生物炭的吸附性能、离子交换能力等。

比表面积是表征生物炭吸附、催化和电化学等特性的重要参数。

石墨度可反映生物炭结构的纤维化和烷基化程度。

三、制备工艺生物质热解制备生物活性炭的制备工艺较为复杂，其中包含了多种制备方法。

例如：慢热解法、快速热解法、催化热解法等。

其中，慢热解法是最常用的生物炭制备方法之一。

该方法利用生物质在缺氧或微氧气氛下，在较低温度下热分解，生成主要由非晶碳、小晶体石墨和极微晶体石墨组成的生物炭。

优点是制备工艺简单，一般不需要添加活性剂、催化剂。

缺点是制备周期长，产量较低。

快速热解法是利用生物质在短时间内受到高温高压作用，使部分挥发性物质蒸汽化，其热解程度较之慢热解法更高，可以通过改变处理温度、气氛、时间等控制生物炭的结构和性能。