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溶液pH对纳米生物炭与针铁矿的异质团聚及左氧氟沙星吸附的影响机制
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作者 马锋锋 李庆 +2 位作者 赵保卫 焦雅仙 康宏兵 《环境科学研究》 北大核心 2025年第4期852-861,共10页
纳米生物炭(BNPs)常与铁氧化物针铁矿(GT)共存于水环境中,其异质团聚行为显著影响左氧氟沙星(LEV)在BNPs上的吸附。溶液pH作为典型水化学条件,对BNPs与GT的异质团聚及LEV的迁移、转化和归趋起着关键调控作用。为探究溶液pH对BNPs与GT在... 纳米生物炭(BNPs)常与铁氧化物针铁矿(GT)共存于水环境中,其异质团聚行为显著影响左氧氟沙星(LEV)在BNPs上的吸附。溶液pH作为典型水化学条件,对BNPs与GT的异质团聚及LEV的迁移、转化和归趋起着关键调控作用。为探究溶液pH对BNPs与GT在水体中的异质团聚行为及LEV吸附性能的影响,利用XRD、FTIR、氮气吸附脱附等温线等技术表征样品的晶体结构、比表面积和表面形貌等特征,通过设计不同溶液pH条件下的团聚实验、沉降实验及吸附实验,探究溶液pH对BNPs与GT间的团聚行为及其对LEV吸附的影响。结果表明:①在酸性(pH=5~6)条件下,由于BNPs与GT表面携带相反电荷,静电引力驱动2种颗粒发生异质团聚。②在碱性(pH=8~9)条件下,BNPs+GT异质团聚体的水力学直径(D_(h))增长更快,氢键及路易斯酸碱作用成为促进异质团聚的主要作用机制,表明分子间作用力在异质团聚中占主导地位。③在吸附过程中,溶液pH通过调控BNPs+GT的表面电荷和团聚行为,显著影响着团聚体对LEV的吸附性能,氢键(普通氢键和电荷辅助氢键)、静电以及孔隙填充共同作用,BNPs与GT间的异质团聚掩蔽或占据了BNPs部分吸附位点和有效官能团,使得BNPs对LEV的吸附受到抑制。研究显示,溶液pH通过调控BNPs与GT的表面电荷和分子间作用力主导其异质团聚机制,而异质团聚行为通过掩蔽/占据吸附位点和官能团显著抑制了BNPs对LEV的吸附效能。研究结果可为解析BNPs在水环境中的迁移转化及其对抗生素归趋的影响提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 纳米生物 铁矿 异质团聚 左氧氟沙星 吸附
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ZrO_(2)/生物炭纳米复合物催化转移氢化制备γ-戊内酯
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作者 张奇峰 张振杰 +2 位作者 刘梦影 潘剑 禹兴海 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1621-1631,共11页
γ-戊内酯(GVL)是重要的生物质基平台化合物。通过催化转移氢化反应将乙酰丙酸转化为GVL是生物质转化领域的重要反应。本实验利用具有多级孔道结构的生物炭(BC)作为载体、氯氧化锆为前驱体,通过溶胶水热反应,制备了一种ZrO_(2)/生物炭... γ-戊内酯(GVL)是重要的生物质基平台化合物。通过催化转移氢化反应将乙酰丙酸转化为GVL是生物质转化领域的重要反应。本实验利用具有多级孔道结构的生物炭(BC)作为载体、氯氧化锆为前驱体,通过溶胶水热反应,制备了一种ZrO_(2)/生物炭纳米复合物,利用红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、比表面分析(BET)、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和光电子能谱(XPS)等技术手段对其结构进行了表征,并研究了该复合物催化转移氢化乙酰丙酸制备GVL的能力。结果表明,生物炭载体自身所具有的高比表面积和多级孔道结构,能够促进纳米ZrO_(2)颗粒稳定分散。在Zr;物种和生物炭载体协同作用下,ZrO_(2)/BC纳米复合物表现出优异的催化转移氢化活性,能够在温和条件下,快速、高效地将乙酰丙酸转化为GVL。在最优化反应条件下,乙酰丙酸的转化率最高达94.8%,GVL选择性最高达87.5%。此外,该复合物可通过过滤回收,循环使用5次后仍然能够保持较好的催化活性。 展开更多
关键词 催化转移氢化 乙酰丙酸 γ-戊内酯 ZrO_(2)/生物纳米复合物
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生物炭基针铁矿复合材料对水中莠去津吸附特性研究
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作者 丛鑫 李瑶 +1 位作者 王宇 郑力 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2021年第10期2067-2075,共9页
以牛粪和水稻秸秆为原料,分别在300℃和500℃条件下制备生物炭,同时通过共沉淀方法制备生物炭基针铁矿复合材料,研究生物炭及生物炭基复合材料对水中莠去津吸附特征。SEM和XRD分析结果表明,复合材料表面粗糙程度增加,2θ在21.2°、3... 以牛粪和水稻秸秆为原料,分别在300℃和500℃条件下制备生物炭,同时通过共沉淀方法制备生物炭基针铁矿复合材料,研究生物炭及生物炭基复合材料对水中莠去津吸附特征。SEM和XRD分析结果表明,复合材料表面粗糙程度增加,2θ在21.2°、33.4°、36.6°、47.6°处出现针铁矿的特征衍射峰,生物炭基针铁矿复合材料制备成功。通过对吸附动力学和等温吸附平衡分析发现,生物炭对莠去津的吸附行为更符合准二级动力学方程,等温吸附过程符合Freundlich模型(r^(2)为0.925—0.996)。在25℃条件下,莠去津在300℃和500℃条件下制备的针铁矿负载牛粪生物炭上的吸附量分别是原生物炭上吸附量的1.59倍和2.99倍,在针铁矿负载水稻秸秆生物炭上的吸附量分别是原生物炭上吸附量的2.02倍和1.73倍。比表面积和孔结构数据显示,生物炭基复合材料的比表面积是原生物炭材料的4.41—20.8倍,制备生物炭材料的孔结构以中孔为主。莠去津在生物炭上的吸附大体表现为吸热的自发过程。对不同材料制备的生物炭及与生物炭基复合材料吸附性能进行对比,结果表明水稻秸秆制备的生物炭对莠去津的吸附性能优于牛粪制备的生物炭,生物炭基针铁矿复合材料对莠去津的吸附效果优于原生物炭。随制备温度的升高,相同材料生物炭对莠去津吸附性能略有增加。研究结果可为生物炭及生物炭基针铁矿复合材料去除水中莠去津的应用提供理论依据。 展开更多
关键词 生物铁矿 莠去津 吸附性能 牛粪生物 水稻秸秆生物
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磁铁矿负载生物炭强化厌氧微生物处理2,4-二氯苯酚废水 被引量:5
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作者 杨柳 王名威 张耀斌 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期5065-5073,共9页
氯酚类化合物是一类对环境具有持续污染性的有毒有机物,在厌氧处理时具有生物毒害性。本文通过构建磁铁矿改性生物炭改善上流式厌氧污泥床(UASB)内的导电性与加快铁还原过程,强化厌氧微生物对氯酚废水的去除效果。结果表明,加入磁铁矿... 氯酚类化合物是一类对环境具有持续污染性的有毒有机物,在厌氧处理时具有生物毒害性。本文通过构建磁铁矿改性生物炭改善上流式厌氧污泥床(UASB)内的导电性与加快铁还原过程,强化厌氧微生物对氯酚废水的去除效果。结果表明,加入磁铁矿负载生物炭的反应器化学需氧量(COD)、2,4-二氯苯酚去除率分别提高了20%与54.1%。磁铁矿负载生物炭具有多官能团与强接受/贡献电子能力,反应器内污泥充放电性提升23.8%。微生物群落结构分析显示,磁铁矿负载生物炭的加入提高了Mesotoga等水解菌丰度,提高了Petrimonas等具有电子传递功能的细菌丰度,抵抗高有机负荷冲击,加速酚类化合物的降解与转化。 展开更多
关键词 生物 铁矿 2 4-二氯苯酚 胞外电子传递 铁还原
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棉花秸秆生物炭的改性及其对As(Ⅲ)的吸附
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作者 迪力夏提·阿不力孜 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期130-134,144,共6页
以棉花秸秆为原料制备针铁矿改性生物炭,采用SEM-EDS、BET、FTIR、XRD等方法分析生物炭表面性质,并研究其As(Ⅲ)吸附性能。结果表明,针铁矿负载后生物炭表面铁和氧的含量明显升高,比表面积和孔容积明显增大。相对于未改性的生物炭,针铁... 以棉花秸秆为原料制备针铁矿改性生物炭,采用SEM-EDS、BET、FTIR、XRD等方法分析生物炭表面性质,并研究其As(Ⅲ)吸附性能。结果表明,针铁矿负载后生物炭表面铁和氧的含量明显升高,比表面积和孔容积明显增大。相对于未改性的生物炭,针铁矿负载后的生物炭XRD和FTIR图谱出现与针铁矿有关的特征峰,表征了针铁矿的存在。使用生物炭和改性产物去除As(Ⅲ)的最佳pH值为3.0,并且改性产物对As(Ⅲ)的吸附能力高于原始生物炭。研究表明,针铁矿负载可以提高棉秆生物炭对砷的吸附能力,从而开发出一种成本低、吸附能力强的新型天然吸附剂,有望应用于砷的修复。 展开更多
关键词 生物 铁矿 针铁矿-生物炭复合物 吸附
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