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有机固废与沼液共水热炭化产物对土壤特性及大豆生长的调控效应
1
作者 黄萍 李慧娟 +3 位作者 李发永 胡雪菲 钱晓燕 师美玲 《农业环境科学学报》 北大核心 2026年第2期514-525,共12页
针对玉米/棉花秸秆等农业固体废弃物与市政污泥协同处置的技术需求,本研究创新性地采用养殖沼液作为反应介质,开展农业秸秆-市政污泥体系水热炭化及其产物的环境效应研究。通过土壤培养试验系统评价棉花秸秆水热炭(MHC)、玉米水热炭(YHC... 针对玉米/棉花秸秆等农业固体废弃物与市政污泥协同处置的技术需求,本研究创新性地采用养殖沼液作为反应介质,开展农业秸秆-市政污泥体系水热炭化及其产物的环境效应研究。通过土壤培养试验系统评价棉花秸秆水热炭(MHC)、玉米水热炭(YHC)、污泥水热炭(SHC)、污泥-棉花复合炭(SMHC)和污泥-玉米复合炭(SYHC)对土壤的改良效果;并采用萌发袋水培法探究棉花秸秆炭化液(MAP)、玉米秸秆炭化液(YAP)、市政污泥炭化液(SAP)、污泥-棉花炭化液(SMAP)、污泥-玉米炭化液(SYAP)对大豆幼苗生理生长的影响。结果表明:水热炭可显著改善土壤结构,各处理组土壤含水率相较于未添加水热炭的空白对照(CK)提升16.2%~77.5%,pH值降低0.40~0.98,盐分含量下降55.7%~59.7%。水热炭可有效提升土壤养分水平,SHC处理全氮、全磷含量分别较CK增加96.8%和56.5%,YHC处理全钾含量提高45.7%。处理组碱解氮、速效磷和速效钾含量较CK分别提高15.4%~61.1%、26.6%~127.5%和8.6%~39.2%。冗余分析结果表明,土壤碱解氮和速效磷是影响植物生长的主要因素。炭化液剂量依赖性地促进大豆幼苗生长,使株高、叶面积、茎粗和主根长分别提升1.3%~65.3%、11.8%~41.4%、0.9%~20.3%和5.5%~27.4%。值得注意的是,YAP和SYAP处理使茎秆显著增粗,而SAP处理抑制根系伸长。研究表明,水热炭通过改善土壤性质、增强养分和保水能力促进大豆幼苗生长,而水热炭化液虽有助于根系发育,但其含有的高硝态氮和酚类物质可能抑制幼苗生长。 展开更多
关键词 秸秆 污泥 沼液 水热炭 炭化液 土壤养分
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温度梯度调控樟树水热炭结构演变及亚甲基蓝吸附机理
2
作者 张玉涛 项兴佳 +4 位作者 钟磊 张杰 李桂龙 彭新华 刘佳 《功能材料》 北大核心 2026年第1期201-208,共8页
研究以樟树废弃物为原料,通过水热炭化技术制备生物质材料,基于180~260℃梯度温度调控,系统探究了炭化温度对水热炭微观结构演变及亚甲基蓝吸附机理的影响规律,旨在揭示温度梯度-微观结构-吸附性能的关联机制,为农林废弃物高值化利用提... 研究以樟树废弃物为原料,通过水热炭化技术制备生物质材料,基于180~260℃梯度温度调控,系统探究了炭化温度对水热炭微观结构演变及亚甲基蓝吸附机理的影响规律,旨在揭示温度梯度-微观结构-吸附性能的关联机制,为农林废弃物高值化利用提供理论依据。结果表明,炭化温度显著调控水热炭微观结构的演变过程:随温度从180℃升至220℃,SEM表征显示孔隙结构逐渐发育并形成纤维状网络,BET分析证实此时水热炭兼具最大比表面积(5.79 m^(2)/g)和孔容(0.029 cm^(3)/g);当温度进一步升高至260℃,高温诱导孔隙坍塌并生成非均质大孔,微观结构劣化。FTIR分析表明,220℃水热炭保留关键极性官能团(C—O),而260℃水热炭因脱水缩合反应导致—OH含量降低。吸附实验表明,樟树水热炭对亚甲基蓝的吸附更符合准二级动力学模型和Freundlich模型,化学吸附与多层作用协同主导吸附过程。其中,220℃水热炭因最优的微观结构和表面化学特性,亚甲基蓝吸附量达35.72 mg/g。研究明确了炭化温度梯度对水热炭微观结构演变的调控规律,并揭示了微观结构与吸附机理的内在关联,为樟树废弃物资源化制备高性能水热炭提供了工艺优化方向与理论支撑。 展开更多
关键词 温度 樟树 水热炭 结构与表征 吸附性能
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水热技术用于农业废弃物处理的研究进展Ⅱ:水热炭化 被引量：1
3
作者 周郭宁 朱昊辰 +1 位作者 贺文智 李光明 《化工进展》 北大核心 2025年第4期2313-2327,共15页
近年来,日益严峻的能源危机和环境污染问题已成为全人类面临的巨大挑战,加快能源转型,探索低碳清洁的可再生能源刻不容缓。作为一类重要的生物质资源,农业废弃物数量大,具有环境污染风险和资源利用价值的双重属性,而利用适当的转化技术... 近年来,日益严峻的能源危机和环境污染问题已成为全人类面临的巨大挑战,加快能源转型,探索低碳清洁的可再生能源刻不容缓。作为一类重要的生物质资源,农业废弃物数量大,具有环境污染风险和资源利用价值的双重属性,而利用适当的转化技术对农业废弃物进行处理,可显著提升其经济与环境效益。在众多转化技术中,水热炭化是近年来人们关注的重点。本文基于农业废弃物的管理处置现状,介绍了水热炭化反应机制及其产物的后续处理与利用价值,并针对水热炭的具体应用展开深入探讨。分析发现,各潜在领域均不断向深度、广度拓展,但仍存在局限,尚未实现全面工业化。因此,未来可从气、液相产物增值途径探索、反应机理理论体系完善、改性工艺优化升级等角度出发,充分挖掘水热技术在农业废弃物资源化利用过程中可发挥的关键作用,以期为相关工艺技术的开发设计提供启发,并最终实现农业废弃物的高效综合利用。 展开更多
关键词 农业废弃物 水热炭化 水热炭 高值化利用 生物质
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水热炭在厌氧消化中的应用研究进展 被引量：1
4
作者 杨军 王书琛 张津铭 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第3期1163-1174,共12页
厌氧消化(Anaerobic Digestion,AD)是处理废弃生物质的有效方法,但传统的AD存在停滞期长、微生物活性受阻等问题。水热炭是一种新型的以生物质为原料,经水热炭化(Hydrothermal Carbonization,HTC)制备的多功能炭基材料,其具有可回收、... 厌氧消化(Anaerobic Digestion,AD)是处理废弃生物质的有效方法,但传统的AD存在停滞期长、微生物活性受阻等问题。水热炭是一种新型的以生物质为原料,经水热炭化(Hydrothermal Carbonization,HTC)制备的多功能炭基材料,其具有可回收、制备成本低和表面官能团丰富等优点,在AD中具有应用潜力。目前,国内对水热炭在AD中综述较少,为填补这方面的空白,首先总结了水热炭的理化性质和木质纤维素在HTC过程中的反应机制,发现温度是影响水热炭理化特性的关键因素以及水热炭相较于热解炭具有更小的比表面积,但水热炭表面的含氧官能团丰度比热解炭更高;其次,梳理了目前水热炭在AD中的研究进展,发现在AD系统中添加水热炭可有效缩短停滞期、缓解抑制作用、富集功能微生物、提高甲烷产量和产率,对AD有综合强化效果;最后,探讨了水热炭强化AD的微观作用机理,主要包括促进种间电子传递、富集AD功能微生物和缓解AD体系抑制。综述有利于研究人员进一步开展水热炭在AD和其他领域的研究和应用。未来应在当前研究基础上,着重研究不同来源的水热炭在不同底物和不同的参数条件下对AD的影响,深挖其表面含氧官能团对AD的促进机制以及对水热炭在AD中的影响机理展开进一步探索,以为水热炭在AD中的应用提供一定的参考。 展开更多
关键词 环境工程学 水热炭 厌氧消化 甲烷 直接种间电子传递
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水热炭负载原位微生物吸附选矿废水Cd^(2+)特性研究 被引量：1
5
作者 周刚 张欣远 +4 位作者 李帅龙 孟群智 姚建军 张津豪 甄慧 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期414-433,共20页
随着科技的发展和人类生活水平的提高,黄金在各行业得到广泛应用,但伴随着金矿的开采,大量富含重金属离子的选矿废水对环境造成了破坏。尤其是重金属镉(Cd),因其强烈的生物毒性和高富集性严重危害着人类健康和生态安全。因此,为有效治... 随着科技的发展和人类生活水平的提高,黄金在各行业得到广泛应用,但伴随着金矿的开采,大量富含重金属离子的选矿废水对环境造成了破坏。尤其是重金属镉(Cd),因其强烈的生物毒性和高富集性严重危害着人类健康和生态安全。因此,为有效治理金矿废水中的镉污染,本研究以固定化微生物技术为基础,采用重金属浓度梯度法从金矿废水池淤泥中筛选得到了对Cd^(2+)耐受性强的原位优势菌种,并以水热炭为固定化载体,采用吸附−包埋−交联相结合的复合固定法制备了固定化微生物活性碳球(HC-PVA-SA-MOI)。通过SEM、XPS和BET表征试验对HC-PVA-SA-MOI的微观形貌、元素组成、表面官能团、比表面积和孔隙率进行了分析,结果显示HC-PVA-SA-MOI呈大小均匀的球状,主要由C、O、N、Na等元素构成,比表面积为134.1821 m^(2)/g,且原位优势菌种成功附着在水热炭表面;通过吸附条件优化实验研究了pH、吸附时间、温度、初始质量浓度、吸附剂投加量以及共存离子对HC-PVA-SA-MOI吸附性能的影响,结果表明:当Cd^(2+)初始质量浓度为100 mg/L,HC-PVA-SA-MOI投加量为5 g/L,溶液pH为6,吸附时间为48 h,温度为30℃时,是HC-PVASA-MOI的最佳吸附条件,此时对Cd^(2+)的去除率为98.59%。此外吸附动力学试验和吸附等温线模型试验研究发现,HC-PVA-SA-MOI对Cd^(2+)的吸附更符合准二级动力学模型和Langmuir模型,说明HC-PVA-SA-MOI对Cd^(2+)的吸附机制主要为均相单分子层的化学吸附;微生物多样性和亚细胞结构分析表明,在吸附Cd^(2+)时,发挥主要作用的微生物为Halomonas(嗜盐单胞菌)属菌种,发挥主要作用的微生物结构为细胞壁和细胞膜。再生试验表明,经过5次吸附−解吸循环后,HC-PVA-SA-MOI对废水中Cd^(2+)的去除率仍能达到90.11%,具有良好的重复利用性能。基于其可持续性、低成本和优良的吸附性能,HC-PVA-SA-MOI有望作为一种用于实际处理金矿废水Cd^(2+)的吸附剂。 展开更多
关键词 含镉金矿废水 水热炭 微生物 固定化技术 物理化学吸附
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施加鸡粪水热炭液氮肥对旱地土壤碳、氮和磷功能基因的影响
6
作者 梁晓凤 周芳艳 +1 位作者 曹子轩 黄华 《陕西农业科学》 2025年第7期46-51,共6页
畜禽粪便水热炭液具有作为液体氮肥利用的潜力,然而其对土壤碳、氮和磷循环微生物的影响尚不明确。本研究向旱地土壤中施加了尿素和鸡粪水热炭液氮肥,培养37 d后比较了微生物元素循环基因的差异。结果表明,基因芯片共检出53个功能基因,... 畜禽粪便水热炭液具有作为液体氮肥利用的潜力,然而其对土壤碳、氮和磷循环微生物的影响尚不明确。本研究向旱地土壤中施加了尿素和鸡粪水热炭液氮肥,培养37 d后比较了微生物元素循环基因的差异。结果表明,基因芯片共检出53个功能基因,检出率74.65%。较之尿素,炭液显著增高了16S rRNA、淀粉(apu和sga)和半纤维素(abfA和xylA)水解基因的丰度,降低了几丁质水解基因(chiA)和硝化基因(amoA2)的丰度。对元素循环路径分析发现,炭液促进了菌群的完全反硝化和释磷,抑制了有机氮矿化、氨化和硝化。本研究为肥料化利用畜禽粪便水热碳化液提供了理论参考。 展开更多
关键词 畜禽粪便 水热炭化 水热炭液 肥料 功能基因
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水热炭在土壤改良中的应用潜力与技术挑战 被引量：5
7
作者 钟兴豪 谢更新 +3 位作者 张虹 丁靖航 熊鑫 蒋莉 《农业工程学报》 北大核心 2025年第2期12-25,共14页
近年来,水热炭在土壤改良中表现出巨大的应用潜力。为深入分析水热炭在土壤改良方面的应用潜力和技术挑战,该研究系统综述水热炭对土壤结构、pH值、电导率、阳离子交换总量、营养物质含量等理化性质的改善潜力,梳理了水热炭对土壤微生... 近年来,水热炭在土壤改良中表现出巨大的应用潜力。为深入分析水热炭在土壤改良方面的应用潜力和技术挑战,该研究系统综述水热炭对土壤结构、pH值、电导率、阳离子交换总量、营养物质含量等理化性质的改善潜力,梳理了水热炭对土壤微生物多样性、功能基因及其代谢活性的强化效应,探讨了水热炭在土壤应用过程中面临的高植物毒性、低比表面积、重金属含量超标等技术挑战,汇总了洗涤、热处理、堆肥、老化等植物毒性去除技术,以及酸、碱、金属盐改性等表面性能优化措施,并指出:1)未来研究应权衡技术成本与生态价值间的关系,以选择更合适的水热炭应用技术方案;2)加强水热炭在土壤中应用的影响机制研究与环境风险评估;3)制定相关技术规范和标准,建立健全监测与评估体系,保障水热炭在土壤中应用的安全性与有效性。该研究可为水热炭在土壤改良方面的应用提供参考。 展开更多
关键词 水热炭 土壤 改良 废物资源化利用
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水热炭基纳米硒对猪粪中温和中高温产甲烷及砷去除的影响 被引量：1
8
作者 朱燕云 靳红梅 +5 位作者 龙玉娇 朱宁 王欣 冯彦房 曹云 张晶 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期258-267,共10页
在消化过程中投加负载微量元素硒(Se)的纳米材料或生物炭基材料,是解决畜禽养殖废弃物厌氧消化效率低以及有害重金属元素富集的有效途径。该研究通过水热炭化法制得水热炭基纳米硒(SeHC),并对其物理化学特性进行了具体表征分析。基于此... 在消化过程中投加负载微量元素硒(Se)的纳米材料或生物炭基材料,是解决畜禽养殖废弃物厌氧消化效率低以及有害重金属元素富集的有效途径。该研究通过水热炭化法制得水热炭基纳米硒(SeHC),并对其物理化学特性进行了具体表征分析。基于此,以含砷(以As计,4.43 mg/kg)猪粪废水为研究对象,开展批次厌氧消化试验,探究中温(37℃)和中高温(44℃)两种工艺条件下SeHC对猪粪厌氧消化产甲烷性能及发酵物中砷去除的影响。结果表明:SeHC相对未负载纳米硒的水热炭HC比表面积显著(P<0.05)增加15.1%,表面官能团(N-H、C=O、C-O和C-X)种类更为丰富;通过厌氧发酵产气性能监测及Gompertz模型拟合,发现中高温耦合外源SeHC处理组强化厌氧产甲烷效果最佳,SeHC处理组的P’(甲烷生产潜力)和R_(m)(最大产甲烷速率)分别较CK组显著提升72.20%和75.54%,提升率远高于中温条件下;添加SeHC对厌氧消化体系中的砷含量削减效果也最佳,中温下SeHC处理组的砷去除率为5.3%,是CK组的1.86倍,中高温下SeHC处理组的砷去除率为10.7%,是同等温度条件下CK组的3.2倍。综上所述,水热炭基纳米硒SeHC耦合中高温厌氧消化工艺,在同步提高厌氧消化性能和有害物质砷去除方面更具优势,研究结果将为今后水热炭基纳米硒材料功能开发及其在环境和能源领域的应用提供理论参考。 展开更多
关键词 水热炭 纳米硒 厌氧消化 金属 去除率
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不同来源水热炭DOM特征及其与四环素的络合作用 被引量：1
9
作者 史云龙 向海荣 +3 位作者 谢慧芳 冯彦房 陈欢 王冰玉 《中国环境科学》 北大核心 2025年第8期4596-4607,共12页
采用紫外光谱、红外光谱、荧光光谱及平行因子分析方法,探讨了四环素TC与3种不同来源(污泥、鸡粪、秸秆)水热炭溶解性有机质(DOM)之间的络合异质性及其作用机制.结果表明, 3种水热炭DOM均表现出较高的亲水性和较低的芳香性特征,其中秸... 采用紫外光谱、红外光谱、荧光光谱及平行因子分析方法,探讨了四环素TC与3种不同来源(污泥、鸡粪、秸秆)水热炭溶解性有机质(DOM)之间的络合异质性及其作用机制.结果表明, 3种水热炭DOM均表现出较高的亲水性和较低的芳香性特征,其中秸秆水热炭DOM尽管具有较高的芳香性和较大的分子量,但其溶解性有机碳(DOC)含量较低且表面含氧官能团较为丰富;相反,污泥水热炭DOM拥有最高的DOC含量,但其芳香性和分子量均最低.3种水热炭DOM与TC之间的荧光猝灭均属于静态猝灭类型,其中污泥水热炭DOM和鸡粪水热炭DOM表现出显著的荧光猝灭效应,其络合常数lgK范围分别为4.48~5.81与5.94~6.33,络合容量f值范围分别为0.21~0.40与0.14~0.46.进一步分析显示,TC更倾向于与水热炭DOM中富含的类蛋白组分发生猝灭反应,其中鸡粪水热炭DOM与类蛋白组分C4络合常数lgK与络合容量值f分别为6.33与0.46为最高.不同来源的水热炭DOM与污染物TC之间存在差异化的络合效应,这将影响环境中TC的存在形态、迁移行为及其生物有效性. 展开更多
关键词 水热炭 溶解性有机质 络合作用 四环素
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MgO改性玉米秸秆水热炭对铵态氮的吸附机理研究
10
作者 刘继营 王思楠 +5 位作者 房坤 王慈 沈志远 刘金华 张忠庆 杨靖民 《中国土壤与肥料》 北大核心 2025年第11期236-244,共9页
为了解决生活废水中过量铵态氮引起的富营养化问题,以农田废弃物玉米秸秆为原料,制备了0%、3%、5%、7%4种不同浓度梯度MgO改性的水热炭,研究了其对铵态氮的动力学和热力学,用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜对水热炭吸附铵态氮前后进行了... 为了解决生活废水中过量铵态氮引起的富营养化问题,以农田废弃物玉米秸秆为原料,制备了0%、3%、5%、7%4种不同浓度梯度MgO改性的水热炭,研究了其对铵态氮的动力学和热力学,用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜对水热炭吸附铵态氮前后进行了表征分析,深入探讨了其吸附的机理。结果表明,不同MgO改性水热炭对铵态氮的吸附动力学符合准二级动力学方程(R^(2)>0.99),吸附热力学符合Langmuir方程(R^(2)>0.87)。Van’t Hoff热力学(ΔG^(θ)<0,ΔH^(θ)>0)表明,不同改性水热炭对铵态氮的吸附是自发的吸热反应,且随着吸附温度的升高,水热炭对铵态氮的吸附量逐渐增大;不同浓度梯度MgO改性水热炭均对铵态氮溶液的吸附能力显著提高,其中5%MgO改性的水热炭对铵态氮的吸附能力最大,在45℃条件下,最大平衡吸附量达到9.23 mg/g以上,提高了117.7%以上,最大吸附量为14.76 mg/g,提高了38.20%。研究结果为氧化镁改性水热炭吸附废水中铵态氮提供新途径。 展开更多
关键词 玉米秸秆 MgO改性 水热炭 铵态氮 吸附
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水热炭/Bi_(20)TiO_(32)的制备及其在可见光下的光催化性能
11
作者 杨梓群 郑永强 +1 位作者 罗洁 吴志平 《现代化工》 北大核心 2025年第10期89-94,共6页
以杨木屑、钛酸四丁酯、五水合硝酸铋为原料,通过溶剂热法制备了水热炭/Bi_(20)TiO_(32)(HTC/Bi_(20)TiO_(32))光催化剂,采用多种测试手段对光催化剂的形貌、结构和光化学性能进行了表征,并以罗丹明B(Rh B)溶液模拟废水,以300 W氙灯为... 以杨木屑、钛酸四丁酯、五水合硝酸铋为原料,通过溶剂热法制备了水热炭/Bi_(20)TiO_(32)(HTC/Bi_(20)TiO_(32))光催化剂,采用多种测试手段对光催化剂的形貌、结构和光化学性能进行了表征,并以罗丹明B(Rh B)溶液模拟废水,以300 W氙灯为光源进行照射,研究了催化剂添加量、溶液浓度以及染料种类对HTC/Bi_(20)TiO_(32)光催化性能的影响。结果表明,水热炭的加入增强了Bi_(20)TiO_(32)的光催化活性,0.1 g的HTC/Bi_(20)TiO_(32)在120 min内对10 mg/L的Rh B的降解率可达到98.69%,对多种染料都有良好的降解效果,且循环使用5次后降解率仍达到90.45%。根据自由基捕获试验,在光催化过程中起主要作用的是·O_(2)^(-)。该研究结果可为利用太阳能处理染料废水提供新方法。 展开更多
关键词 光催化 水热炭 Bi_(20)TiO_(32) 罗丹明B
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铁锰氧化物负载凹土-水热炭复合材料对水中Cd的吸附性能及机制研究
12
作者 葛俊伟 刘会东 +3 位作者 汪梦宇 沈志澄 余升城 董良飞 《中国环境科学》 北大核心 2025年第9期4923-4934,共12页
为高效去除水中Cd(Ⅱ),本研究将盐酸活化凹凸棒土与水热炭复合,并原位负载铁锰双金属氧化物,制备了一种新型吸附剂.采用SEM-EDS,XPS,XRD,FTIR,BET对材料进行表征,揭示了铁锰氧化物及羟基、羧基等功能位点对Cd(Ⅱ)的协同化学吸附作用.最... 为高效去除水中Cd(Ⅱ),本研究将盐酸活化凹凸棒土与水热炭复合,并原位负载铁锰双金属氧化物,制备了一种新型吸附剂.采用SEM-EDS,XPS,XRD,FTIR,BET对材料进行表征,揭示了铁锰氧化物及羟基、羧基等功能位点对Cd(Ⅱ)的协同化学吸附作用.最佳配比吸附剂对Cd(Ⅱ)的最大吸附容量为66.8mg/g.吸附过程符合伪二级动力学和Langmuir模型,表明主要为单层化学吸附.经5次吸附-脱附循环后,材料仍保持约75%的初始吸附容量,展现出优异的再生性能.本实验结果为低成本、高效、多次可用的水体重金属治理提供了可靠的技术支撑. 展开更多
关键词 凹凸棒土 水热炭 Cd(Ⅱ) 吸附机理
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酸碱催化对果木枝水热炭组成及结构影响
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作者 刘耀鑫 汪远 +2 位作者 潘一辉 伯灵 文博 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期18-24,共7页
以果木枝为原料,柠檬酸和KOH为催化剂,利用水热碳化技术制备果木枝水热炭,考察酸碱催化对果木枝水热炭的组成及结构影响。结果表明:水热碳化能提高生物质的燃料品质,柠檬酸的加入能加深水热炭的炭化程度,提高水热炭的热值(由18.06 MJ/k... 以果木枝为原料,柠檬酸和KOH为催化剂,利用水热碳化技术制备果木枝水热炭,考察酸碱催化对果木枝水热炭的组成及结构影响。结果表明:水热碳化能提高生物质的燃料品质,柠檬酸的加入能加深水热炭的炭化程度,提高水热炭的热值(由18.06 MJ/kg提高至22.23 MJ/kg),而KOH的加入可增大灰分含量,降低水热炭热值;水热炭介孔结构居多且表面有许多炭微粒生成,柠檬酸的加入能促进炭微粒的形成,而KOH作用相反;反应温度升高和催化剂的添加均能增加水热炭的比表面积,从3.63 m^(2)/g增加到496.37~582.40 m^(2)/g;低浓度的柠檬酸和KOH会促进微孔的形成;高温和高浓度的柠檬酸和KOH均能促进水热炭的芳构化;柠檬酸的加入能提高水热炭的石墨化程度,KOH的加入使水热炭的无定形程度加深。 展开更多
关键词 生物质 水热碳化 水热炭 催化剂 比表面积
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MnFe_(2)O_(4)@水热炭活化过硫酸盐降解四环素的性能与机理研究 被引量：1
14
作者 张一星 李芸 胡慧翔 《工业水处理》 北大核心 2025年第12期88-99,共12页
利用一步水热法制备玉米秸秆粉水热炭负载铁酸锰催化剂,活化过二硫酸盐(PDS)去除四环素(TC),采用SEM、XRD、FTIR、XPS对催化剂进行表征以分析催化剂的成分与性质。通过批次实验确定反应参数,经过重复性实验和金属离子析出实验研究催化... 利用一步水热法制备玉米秸秆粉水热炭负载铁酸锰催化剂,活化过二硫酸盐(PDS)去除四环素(TC),采用SEM、XRD、FTIR、XPS对催化剂进行表征以分析催化剂的成分与性质。通过批次实验确定反应参数,经过重复性实验和金属离子析出实验研究催化剂的重复利用性能和稳定性能,通过猝灭实验分析反应过程中的活性物种,结合LC-MS测试研究降解路径。结果表明,当TC为25 mg/L,催化剂投加量为0.3 g/L,PDS为4 mmol/L时,经反应90 min,TC降解率可达到85%,溶液初始pH在3~9均具有较高的降解率,反应速率、降解率随着温度的升高而升高,CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)、H_(2)PO_(4)^(-)对催化反应均有较强的抑制作用,Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、腐殖酸(HA)有轻微的抑制作用,NO_(3)^(-)有微弱的促进作用。反应体系中SO_(4)^(·-)、·OH、^(1)O_(2)、O_(2)^(·-)均起到作用,其中^(1)O_(2)为主要活性物种,降解路径主要有去甲基、脱酰胺、羟基化等。 展开更多
关键词 水热炭负载铁酸锰 过硫酸盐 四环素 催化氧化
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水热炭在土壤有机物和重金属污染修复的应用研究进展
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作者 郭子文 曹新新 +1 位作者 刘旭亮 朱哲 《现代化工》 北大核心 2025年第11期16-20,共5页
综述了水热炭在去除土壤中有机污染物(如农药、抗生素、多环芳烃等)及重金属(如Pb、Cd、Cr等)的应用现状及其作用机制。研究表明,水热炭对土壤有机污染物的吸附去除效率可达80%以上,其去除机制涉及静电吸附、孔隙填充、π-π相互作用、... 综述了水热炭在去除土壤中有机污染物(如农药、抗生素、多环芳烃等)及重金属(如Pb、Cd、Cr等)的应用现状及其作用机制。研究表明,水热炭对土壤有机污染物的吸附去除效率可达80%以上,其去除机制涉及静电吸附、孔隙填充、π-π相互作用、分配作用以及氢键作用等多种作用方式。此外,水热炭与高级氧化系统相结合能够生成丰富的活性氧物种,从而实现对有机污染物的降解和矿化。在土壤重金属污染修复领域,水热炭同样表现出优异的重金属固定能力,通过络合、还原、静电吸附、沉淀及阳离子交换等多种机制,有效降低了重金属的迁移性和生物有效性,对Pb、Cd、Cr的去除率可达82%~99%,并且探讨了不同改性方法对水热炭吸附和降解性能的影响。未来研究应侧重于水热炭的复合改性、毒理学评估及其在大规模土壤修复中的应用,以实现商业化推广。 展开更多
关键词 水热炭 土壤污染 土壤修复 有机污染物 重金属
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菌渣衍生水热炭中碳氮赋存的强化与规律研究
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作者 卫怡琳 孟想 +2 位作者 孟维源 曾志勇 詹昊 《现代化工》 北大核心 2025年第7期103-111,118,共10页
以青霉素菌渣(PMW)和土霉素菌渣(XMW)为研究对象,借助于工业分析、元素分析、X射线光电子能谱(XPS)、CO_(2)及Cr(Ⅵ)吸附等表征手段,对比探究了不同改性水热策略下菌渣固相产物中碳氮组成与结构的迁移演化特征,以此明晰实现菌渣衍生水... 以青霉素菌渣(PMW)和土霉素菌渣(XMW)为研究对象,借助于工业分析、元素分析、X射线光电子能谱(XPS)、CO_(2)及Cr(Ⅵ)吸附等表征手段,对比探究了不同改性水热策略下菌渣固相产物中碳氮组成与结构的迁移演化特征,以此明晰实现菌渣衍生水热炭碳氮组分赋存的强化策略与规律。结果表明,水热温度影响水解与碳化两类反应间的竞争,改变水热过程的碳氮组成及产率,促使蛋白质、多糖成分发生分解。改性水热策略使XMW表面结合能较低的C—H/C—O转化为高能态的—C—C和-C=C,氮元素转化为杂环氮(N-5和N-6)形式,显著增强了固相产物中碳氮赋存的相关指标(含量、保留率及产率)。酸淋洗耦合添加剂的改性效果最显著,产品(HC_(HCl-0.6A-240))中碳、氮含量高达68.66%和5.62%,碳、氮保留率提升了13.1%和24.36%。本研究结论可为菌渣高值资源化利用提供理论依据与参考。 展开更多
关键词 抗生素菌渣 水热炭 碳氮赋存 强化 水热改性
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葵花秸秆水热炭对土壤有机碳及其矿化特征的影响
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作者 姚佳 王雪韧 +1 位作者 张普河 赵世翔 《水土保持通报》 北大核心 2025年第4期286-293,303,共9页
[目的]探讨不同制备温度葵花秸秆水热炭添加对土壤有机碳(SOC)及其组分的影响,为葵花秸秆资源化利用和土壤固碳提供理论依据。[方法]以葵花秸秆为原料,分别在180℃和220℃制备水热炭(SB180,SB220)。通过室内培养试验,分析不同温度制备... [目的]探讨不同制备温度葵花秸秆水热炭添加对土壤有机碳(SOC)及其组分的影响,为葵花秸秆资源化利用和土壤固碳提供理论依据。[方法]以葵花秸秆为原料,分别在180℃和220℃制备水热炭(SB180,SB220)。通过室内培养试验,分析不同温度制备的水热炭及不同添加量输入对土壤有机碳及组分的差异化调控。[结果]①随着制备温度的升高,水热炭的碳含量、芳香度、比表面积以及孔体积增大。②随着制备温度和添加量的增加,土壤有机碳、矿物结合态有机碳(MAOC)和颗粒有机碳(POC)含量显著提高,2%SB220处理的SOC,POC以及MAOC含量最高,分别较对照增加了75.34%,23.34%和105.75%。③土壤有机碳矿化速率、累积矿化量、潜在可矿化量(C_(p))以及激发效应(P_(E))随着制备温度的升高而降低,随添加量的增加而增加,2%SB220的累积矿化量、C_(p)以及P_(E)较1%SB220分别升高了50.88%,57.61%和79.51%。[结论]SB220显著提升了土壤有机碳、矿物结合态有机碳和颗粒有机碳含量,有较好的固碳潜力,但随着添加量增加,碳排放风险增加,建议添加1%的SB220,实现碳矿化损失与长效固存的平衡。 展开更多
关键词 水热炭 土壤有机碳 矿物结合态有机碳 颗粒有机碳 激发效应
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餐厨垃圾水热炭化产物分配规律及液固产物特性研究 被引量：13
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作者 张莹 谷萌 +3 位作者 孙捷 周怡然 朱薇 王小铭 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期239-249,共11页
以实采餐厨垃圾为对象,探究了3种反应强度(“温和”180℃-1h、“中等”220℃-2h和“剧烈”260℃-4h)下餐厨垃圾水热炭化三相产物分配规律及液固产物特性.结果表明,反应强度显著影响产物分配.随反应强度提升,固相产物(水热炭)产率先上升... 以实采餐厨垃圾为对象,探究了3种反应强度(“温和”180℃-1h、“中等”220℃-2h和“剧烈”260℃-4h)下餐厨垃圾水热炭化三相产物分配规律及液固产物特性.结果表明,反应强度显著影响产物分配.随反应强度提升,固相产物(水热炭)产率先上升后下降;液相产物(炭化液)产率先降低后趋于稳定;而气相产物产率持续上升.但无论何种强度,产物均以水热炭(40.4%~52.1%)和炭化液(38.3%~57.5%)为主,仅有少部分转移至气相产物(2.1%~13.3%)中.此外,反应强度显著影响所得炭化液和水热炭特性.随反应强度提升,炭化液pH值逐渐提升、COD和sCOD含量逐渐降低,而电导率值则表现出先降低后升高的变化趋势.进一步分析表明,炭化液中含有丰富的醛类、酮类和挥发性脂肪酸(VFAs)类物质.随反应强度提升,水热炭表面更加粗糙、复杂,比表面积逐渐提升.同时,水热炭化反应有助于餐厨垃圾中碳元素在水热炭中的富集,且富集程度随反应强度提升而显著增加.因具备较低H/C和O/C值、和烟煤相似的热值(23.9~28.3MJ/kg),以及较高的点火温度(267.5~302.3℃),水热炭具有作为安全的清洁燃料进行能量利用的潜力. 展开更多
关键词 餐厨垃圾 水热炭化 产物分配 水热炭 炭化液
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反应时间对污泥水热炭特性及重金属生态风险的影响 被引量：8
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作者 许思涵 王敏艳 +6 位作者 张进 李彦铭 刁韩杰 曹玉成 吴胜春 梁鹏 单胜道 《环境污染与防治》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期283-288,294,共7页
反应时间是影响污泥水热炭(以下简称水热炭)性质的重要因素之一。通过水热炭化反应,确定了反应时间(90、180、360 min)对水热炭性质、结构及重金属生态风险的影响。结果表明,反应时间的延长促进了水热炭产率及比表面积的增加,反应时间为... 反应时间是影响污泥水热炭(以下简称水热炭)性质的重要因素之一。通过水热炭化反应,确定了反应时间(90、180、360 min)对水热炭性质、结构及重金属生态风险的影响。结果表明,反应时间的延长促进了水热炭产率及比表面积的增加,反应时间为180 min时水热炭产率(61.4%)及比表面积(13.90 m^(2)/g)达到最大值,pH降至最低(5.95),水热炭的H/C(质量比,下同)、(O+N)/C在360 min时达到最小值。水热炭化反应大体促进了重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni)的富集及生态风险的降低。反应时间为180 min时各重金属的富集程度最高,重金属生物有效态含量及浸出毒性达到最低,Pb除外。研究表明,延长反应时间有利于提升水热炭品质及降低重金属生态风险。 展开更多
关键词 污泥 水热炭化 水热炭 反应时间 重金属 生态风险
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核桃壳水热炭对六价铬的吸附特性 被引量：49
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作者 张双杰 邢宝林 +4 位作者 黄光许 贾建波 徐冰 张效铭 张传祥 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期950-956,共7页
以核桃壳为前体采用水热炭化法制备水热炭,利用低温液氮物理吸附仪和傅里叶变换红外光谱仪测定水热炭的孔结构和表面官能团;实验研究其对液相中Cr(Ⅵ)的吸附特性,考察吸附剂加入量、Cr(Ⅵ)初始浓度、p H值、吸附时间等因素对吸附效果的... 以核桃壳为前体采用水热炭化法制备水热炭,利用低温液氮物理吸附仪和傅里叶变换红外光谱仪测定水热炭的孔结构和表面官能团;实验研究其对液相中Cr(Ⅵ)的吸附特性,考察吸附剂加入量、Cr(Ⅵ)初始浓度、p H值、吸附时间等因素对吸附效果的影响。结果表明,水热炭的孔径分布范围较宽,表面含氧官能团丰富,能够很好地吸附溶液中的六价铬;溶液p H值对Cr(Ⅵ)的脱除影响很大,p H值呈酸性时吸附效果较好,p H值为2时脱除率达98.85%。当反应温度35℃、Cr(Ⅵ)初始浓度50mg/L、水热炭投加量为16g/L、p H值为6、吸附时间为100min时,Cr(Ⅵ)离子的去除率可达98%以上。核桃壳水热炭对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附能力,吸附过程符合准二级吸附动力学模型,可用Freundlich吸附等温模型来描述,吸附等温线的线性相关性显著。 展开更多
关键词 核桃壳 水热炭 六价铬 吸附
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