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市政污泥生物质炭的制备及吸附与催化性能研究
赵文祥;周金余;陈龙;张贺;包凯;万均
【期刊名称】《化学研究与应用》
【年(卷),期】2022(34)10
【摘要】采用XRF、TG/DTG等方法研究了污泥的理化性质,并通过简单热解法制备了盐酸和氯化锌改性的污泥生物炭材料,利用SEM、EDS、XRD、FT-IR等方法对制备的污泥生物质炭进行了表征。
以苯酚为底物,探究了材料活化过硫酸盐催化降解有机污染物的性能。
实验结果表明,氯化锌改性的污泥生物炭(ZSBC)性能最佳,亚甲基蓝吸附量和碘吸附量分别可达110.27mg/g和332.28mg/g。
该生物炭不仅吸附量较大,且可以有效活化过二硫酸钾(PDS)催化氧化降解有机化合
物,ZSBC/PDS体系在120 min内对苯酚的去除率可达100%。
【总页数】7页(P2531-2537)
【作者】赵文祥;周金余;陈龙;张贺;包凯;万均
【作者单位】中煤科工集团南京设计研究院有限公司;青岛科技大学环境学院【正文语种】中文
【中图分类】O614.4
【相关文献】
1.污泥粉煤灰制备活性炭的方法及活性炭吸附性能研究
2.污泥制备生物质活性炭及其镉吸附性能的研究
3.污泥与生物质共热解制备生物质炭工艺优化及吸附性能
4.
小麦秸秆生物炭和市政污泥生物炭的制备及吸附性能研究5.Fe/Zn改性市政污泥生物质炭对四环素的吸附性能研究
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污泥与不同生物质共热解制备生物炭及生物炭的土地应用一、引言生物质资源一直被视为绿色能源的主要来源，因为它们是可再生的和可再生的。
而且，有很多种生物质，如木材、农业残留物、食品废物、污泥等，可以用来生产生物炭等生物质燃料。
其中，污泥是一种广泛存在的污染物，含有一定量的有机物质，如纤维素、半纤维素、蛋白质等，因此，利用污泥与不同种类的生物质共同制备生物炭成为了一个研究热点。
本文将探讨污泥与不同生物质（如木屑、麦秸、稻草、玉米秸秆等）共热解制备生物炭的方法，以及生物炭在土地应用上的潜力。
二、污泥和生物质的共热解制备生物炭生物炭的制备主要包括几个步骤，即碳化、气相吸附和焙烧。
其中碳化是关键步骤，也是生物炭品质的决定因素。
相比之下，通过污泥和不同种类的生物质共同碳化制备生物炭更具有优势。
（一）制备方法污泥和不同种类的生物质可以通过两种碳化方法来制备生物炭：间接碳化和直接碳化。
间接碳化法是将生物质放入碳化炉中，然后将其中的有机物质通过热解和裂解反应转化为气体和液体化合物，最后，气体和液体化合物在另一个反应器中通过燃烧和热解反应生成生物炭和副产物。
直接碳化法是将生物质和污泥混合后在高温下进行碳化反应，直接生成生物炭。
这种方法相比于间接碳化法，具有更简单的工艺流程、更低的成本和更多的产量。
同时，直接碳化法还可以增加生物炭的插值性和减少温度梯度产生的裂缝。
（二）制备参数污泥和不同种类的生物质碳化制备生物炭的关键制备参数包括温度、碳化速率、制备时间和碳源等。
温度是决定碳化反应速率和生物炭品质的最重要参数。
通常碳化温度在300-900℃之间，温度越高，生物炭的质量越纯净和致密。
然而，对于不同的生物质，其最适宜的碳化温度稍有不同。
例如，对于稻草和麦秸这种泡沫状的生物质，碳化温度应控制在550℃以下，以避免产生大量的灰份。
而对于玉米秸秆等果壳状生物质，最佳碳化温度为600-700℃。
碳化速率通常在1-10℃/min之间，它主要取决于生物质粒度、反应器尺寸、加热模式和气氛环境等因素。
污泥生物炭制备及应用研究进展污泥是活性污泥法处理污水的副产物,含重金属元素、营养元素和致病微生物等。
随着污水处理厂数量的增多,污泥的产量也呈现出递增的趋势。
2015年《水污染防治行动计划》对污泥的处理处置工作提出了明确目标:截至2020年底,地级及以上城市污泥无害化处理处置率应达到90%以上。
与发达国家污泥同步处理的现状相比,我国的废弃污泥不能及时得到有效利用使得大量污泥没有得到资源化处理,对环境造成二次污染。
我国2018年上半年1800万t市政污泥的利用方式[1]见图1。
施污入土虽能实现污泥资源化,但污泥中重金属及病原菌并未得到有效去除,安全性堪忧[2-3]。
污泥炭化过程能使污泥中的病原菌和致病微生物在高温环境中被杀死;污泥的热解可使重金属残渣态含量增加。
污泥热解前后重金属残渣态含量对比[4]见图2。
由此看出,以污泥为原料制备生物炭可实现污泥稳定化和无害化。
污泥生物炭可广泛用于制备吸附材料[5]、催化剂[6]、土壤改良剂[7]和储能材料[8],实现污泥资源化。
相关研究表明,通过热解污泥能够有效杀死致病微生物,且热解固态产物———生物炭性质稳定,应用安全,具有高利用价值。
本文将热裂解法的制备条件对污泥生物炭性质影响进行归纳总结,讨论污泥生物炭制备吸附材料、催化剂和土壤改良剂等应用现状,以期为污泥生物炭的应用奠定基础。
1热裂解法制备污泥生物炭热裂解法制备污泥生物炭是指将预先干燥的污泥放置在无氧或缺氧环境中进行高温加热,最终得到固体炭黑的方法[9]。
优势为操作系统封闭,污泥减容率高,无污染气体排放,且产物也具有极大研究价值[10]。
根据热解温度与升温速率可将热裂解碳化过程分为慢速裂解法、中速裂解法、快速裂解法、闪速裂解法和气化等[11]。
以是否添加活性剂,将污泥生物炭分为两类,即污泥生物炭(以下简称“污姬江浩1,2,胥思勤1,2(1.贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室,贵州贵阳550025;2.贵州大学资源与环境工程学院,贵州贵阳550025)收稿日期:2020-09-21;修回日期:2020-09-28作者简介:姬江浩(1994—),男,河南洛阳人,在读硕士,主要从事土壤污染防治研究,E-m ai l:j j h543652903@。
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摘要：污泥是城市污水处理过程中产生的一种废弃物，含有大量有机物质和其他有害物质。
为了高效地利用污泥资源并减少其对环境的污染，目前越来越多的研究关注污泥的热解制备活性炭和其应用领域。
本文综述了污泥活性炭的热解制备方法及其在环境污染治理和能源储存等方面的应用研究进展。
一、引言随着城市化进程的不断加快和人民生活水平的提高，城市污水处理量也越来越大，污泥的产生量也在迅速增加。
然而，处理和处置污泥是一个巨大的挑战，因为其内含有机物质和其他有害物质，对环境有潜在的危害。
因此，有效地利用污泥资源并减少其对环境的污染成为当务之急。
二、污泥活性炭的热解制备方法1. 传统热解制备方法：包括干燥、炭化和活化等步骤。
干燥过程可以通过自然风干或加热风干实现，目的是除去污泥中的水分。
炭化是将干燥后的污泥加热至高温条件下，使其分解产生炭质。
活化是通过与活化剂（如氨、碱、酸等）接触，提高活性炭表面积和孔隙结构。
2. 新型热解制备方法：近年来，一些新型方法被提出，如微波热解、等离子体热解等。
这些方法具有短时间、高效率、绿色环保等优点。
三、污泥活性炭的应用研究进展1. 环境污染治理领域：污泥活性炭具有较大的比表面积和发达的孔隙结构，能够有效吸附和催化降解有机污染物，如重金属离子、有机物、药物残留等。
因此，污泥活性炭在水处理、大气治理和土壤修复等方面具有广阔的应用前景。
2. 能源储存领域：污泥活性炭在储能材料中的应用也备受关注。
其高比表面积和孔隙结构可以提供更多的储存空间，使其在超级电容器、锂离子电池和燃料电池等领域具有很好的应用潜力。
四、存在的问题和挑战在污泥活性炭的制备和应用过程中，还存在一些问题和挑战。
首先，热解过程中产生的废气排放和固体废弃物处理需要综合考虑环境和资源的可持续发展。
其次，活化剂的选择和使用对活性炭的性能和成本也有很大影响。
五、未来展望随着科学技术的不断发展，污泥活性炭的制备方法和应用领域将进一步拓展。
污泥共热解制备污泥基生物炭及其在土壤回用中的改良效益韩莹莹;方乐;孙宇晴;刘新会
【期刊名称】《环境化学》
【年(卷),期】2024(43)5
【摘要】随着全球污泥产量的快速增长,对其的资源化处置是亟待解决的现实问题.相较于传统的填埋以及新型的焚烧工艺,污泥热解可实现污泥的无害化、减量化并生成具有土壤改良潜力的污泥基生物炭,是污泥处理的一种较优选择.本文以市政污泥为研究对象,全面综述了污泥不同热解方法对生成污泥基生物炭的物化性质和其对土壤改良效应的影响,重点介绍了污泥中磷和重金属在不同热解工艺中的迁移转化机制,污泥基生物炭对土壤物化性质的影响机理、对污染土壤的修复机制、对土壤中微生物和微生物酶等的作用机制.通过以上分析,能够以此为理论支撑指导制备具有定向改良土壤功能的污泥基生物炭.本综述将有助于污泥定向热解制备污泥基生物炭的进一步发展,为污泥基生物炭土壤改良提供理论参考和支持.
【总页数】14页(P1670-1683)
【作者】韩莹莹;方乐;孙宇晴;刘新会
【作者单位】北京师范大学自然科学高等研究院;北京师范大学环境学院;北京师范大学滨海水环境治理与水生态修复广东普通高校重点实验室;中山大学农学院【正文语种】中文
【中图分类】X-1;O6
【相关文献】
1.污泥与不同生物质共热解制备生物炭及生物炭的土地应用
2.污泥与生物质共热解制备生物质炭工艺优化及吸附性能
3.玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭及其对盐碱土壤理化性质的影响
4.污泥-凹凸棒石共热解生物炭对矿区土壤重金属生物有效性和环境风险的影响
5.污泥-锯末共热解生物炭的制备及土壤应用
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《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》篇一一、引言随着工业化的快速发展，废水中的有机污染物问题日益严重，对生态环境和人类健康构成了巨大威胁。
生物质炭作为一种新型的环境友好型材料，因其具有较高的比表面积、丰富的孔隙结构和良好的吸附性能，被广泛应用于废水中有机污染物的去除。
本文将就生物质炭的制备方法、功能改性及其在去除废水中有机污染物方面的研究进展进行综述。
二、生物质炭的制备生物质炭的制备主要采用热解法，即通过高温处理生物质原料得到炭材料。
制备过程中，原料的选择、热解温度、热解时间、气氛等因素都会影响生物质炭的性能。
目前，常用的生物质原料包括农业废弃物（如秸秆、稻草等）、林业废弃物（如木屑、树皮等）以及一些工业废弃物。
三、生物质炭的功能改性为了提高生物质炭的吸附性能和拓宽其应用范围，研究者们开展了大量的功能改性研究。
功能改性主要包括物理改性和化学改性。
（一）物理改性物理改性主要通过调整生物质炭的孔隙结构、比表面积和表面官能团等物理性质来改善其吸附性能。
常见的物理改性方法包括炭化、活化、模板法等。
（二）化学改性化学改性则是通过引入其他元素或官能团来改变生物质炭的化学性质。
例如，通过氧化、还原、硝化等方法，可以在生物质炭表面引入含氧、含氮等官能团，从而提高其对有机污染物的吸附能力和选择性。
四、去除废水中有机污染物的研究进展生物质炭因其独特的物理化学性质，在去除废水中有机污染物方面表现出良好的应用前景。
研究表明，生物质炭能够有效地吸附废水中的多种有机污染物，包括染料、农药、油类等。
此外，生物质炭还可以通过改性后具有更强的选择性吸附能力，针对特定类型的有机污染物进行高效去除。
五、未来展望尽管生物质炭在去除废水中有机污染物方面取得了显著的进展，但仍存在一些挑战和问题需要解决。
首先，生物质炭的制备过程中需要进一步优化工艺参数，以提高其性能和降低成本。
其次，虽然功能改性可以提高生物质炭的吸附性能，但如何实现高效、环保的改性方法仍需进一步研究。
泥质活性炭的制备及污泥热解动力学研究泥质活性炭的制备及污泥热解动力学研究引言近年来，环境污染问题日益严重，特别是太湖地区的污水处理厂污泥处理问题亟待解决。
污泥处理既关系到环境保护，又具有资源化利用的潜力。
活性炭作为一种重要的材料，在吸附、催化、分离等方面具有广泛应用，因此，研究泥质活性炭的制备方法及其污泥热解动力学，对于解决污泥处理问题具有重要意义。
一、泥质活性炭的制备方法1. 污泥预处理在制备泥质活性炭之前，需要对污泥进行预处理。
预处理的目的是去除污泥中的水分、有机物和无机物质，提高活性炭的制备效果。
常用的预处理方法有压滤、干燥和破碎等。
2. 碳化炭化污泥碳化是制备泥质活性炭的关键步骤。
通过加热碳源和污泥混合物，使其发生碳化反应，生成高含碳的黑色炭质产物。
碳化反应温度通常在600~900℃之间，可以选择不同的温度，以获得不同反应产物的特性。
3. 活化处理活性炭的活化处理是提高其孔隙结构和吸附性能的关键步骤。
常用的活化方法有化学活化和物理活化两种。
化学活化主要是在一定条件下使用化学试剂进行处理，如使用碱性活化剂对活性炭进行处理；物理活化则是通过调节温度和气氛条件等进行处理。
4. 表面改性对于得到的泥质活性炭，为了进一步提高其吸附能力和稳定性，可以对其进行表面改性。
改性方法包括酸洗、盐酸和烷基化等处理，这些方法能够更好地改善活性炭的表面性质。
二、泥质活性炭的热解动力学研究1. 实验设计为了研究泥质活性炭的热解动力学，我们进行了一系列实验。
首先，选择不同碳化温度和时间，制备了一组不同特性的泥质活性炭。
然后，通过热解实验，分析了泥质活性炭在不同温度下的热解特性。
最后，利用热重分析和动态扫描量热仪等仪器分析了热解过程中的质量损失和放热情况。
2. 实验结果与讨论实验结果表明，泥质活性炭的热解特性受碳化温度和时间的影响较大。
随着温度和时间的升高，热解过程中的质量损失逐渐增大，同时放热量也呈上升趋势。
此外，通过对热解产物的表征分析发现，泥质活性炭的热解主要生成气体和固体产物，其中固体产物主要是炭质和无机物。
造纸污泥及其氮掺杂改性生物炭活化过二硫酸盐去除水中四环素的研究造纸污泥及其氮掺杂改性生物炭活化过二硫酸盐去除水中四环素的研究摘要：近年来，水体中抗生素残留物质的去除成为环境保护的热点问题。
本研究以造纸污泥为原料制备氮掺杂改性生物炭，并通过活化过二硫酸盐的方法对其进行活化处理。
研究结果表明，通过添加适量的过硫酸铵，可以提高生物炭的活性表面积，并增强其吸附四环素的能力。
本研究为应对水体中抗生素污染问题提供了一种有效、低成本的处理技术。
关键词：造纸污泥；生物炭；活化过二硫酸盐；四环素；吸附引言水体中抗生素残留物质的高浓度污染已成为严重威胁人类健康和生态环境的重要问题。
抗生素在农业、畜牧业和医疗领域的广泛应用导致大量抗生素通过污水进入自然水体中，对水生态系统和人类健康造成潜在风险。
因此，开发高效、经济的抗生素去除技术具有重要的科学意义和应用价值。
生物炭是一种具有丰富孔隙结构和活性表面的炭材料，具有优异的吸附性能。
近年来，生物炭在环境污染治理中的应用受到广泛关注。
然而，传统生物炭的吸附能力有限，其表面性质限制了其对特定污染物的有效吸附。
因此，改性生物炭的制备成为提高吸附能力的重要途径之一。
材料与方法1. 原料采集与处理：本研究选择造纸污泥为原料，经过热解、活化和氮掺杂处理得到氮掺杂改性生物炭。
2. 生物炭活化处理：将制备的生物炭与过二硫酸盐反应，通过过硫酸铵的活化作用提高生物炭的活性表面积。
3. 吸附实验：将活化处理后的生物炭与四环素溶液接触，探究其吸附性能。
实验条件包括初始浓度、pH值、接触时间等。
结果与讨论经过热解和活化处理后，制备的氮掺杂改性生物炭表现出更高的孔隙度和活性表面积，在吸附性能上优于传统生物炭。
在添加适量的过硫酸铵后，生物炭的活性表面积进一步提高，其对四环素的去除率显著增强。
此外，实验结果还表明，初始浓度、pH值和接触时间对吸附效果有一定的影响。
结论本研究成功制备了具有氮掺杂改性的生物炭，并通过活化过二硫酸盐的方法进一步提高了它的吸附性能。
