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铁系/污泥基生物炭催化剂的制备及性能
1
作者 王飞 胡绍伟 +2 位作者 马光宇 于梦琦 徐晓晨 《吉林大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第3期963-972,共10页
为实现固体废物的综合再利用,以辽宁省鞍山市某钢厂区污水处理段的活性污泥和Fenton铁泥混合泥为原料,以无机物高岭土为黏结剂,通过混合挤条和热解的方法制备铁系/污泥基生物炭催化剂,对其结构进行表征,并优化制备工艺条件.以喹啉为目... 为实现固体废物的综合再利用,以辽宁省鞍山市某钢厂区污水处理段的活性污泥和Fenton铁泥混合泥为原料,以无机物高岭土为黏结剂,通过混合挤条和热解的方法制备铁系/污泥基生物炭催化剂,对其结构进行表征,并优化制备工艺条件.以喹啉为目标污染物,优化催化臭氧氧化降解喹啉模拟废水的工艺参数,并研究催化剂的稳定性和催化机理.实验结果表明:催化剂表面粗糙且空隙结构丰富,催化剂中主要有Fe^(3+)O4,CaCO_(3)和ZrO_(2)晶体;催化剂的最佳制备条件为黏结剂添加量12.5%,热解温度800℃,热解时间3 h;在初始pH=7,催化剂投加量为50 g,喹啉初始质量浓度为50 mg/L条件下,反应10min去除率达76.31%;催化剂具有良好的稳定性,连续使用5次后,喹啉的去除率仅下降0.09个百分点;该催化体系中存在羟基自由基(·OH)和超氧自由基(O_(2)·-)两种自由基以及单线态氧(^(1)O_(2))非自由基,其中O_(2)·-在反应中起主导作用;反应前后Fe^(2+)/Fe^(3+)的比例变化表明,Fe^(2+)/Fe^(3+)的氧化还原循环参与了催化降解反应.该研究为固体废物再利用和焦化废水的高效处理提供新的思路和方法. 展开更多
关键词 Fenton铁泥 生物污泥 铁系/污泥基生物炭 催化臭氧 喹啉
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生物炭-海绵铁对土壤硝酸盐淋溶的抑制效果及土壤微生物群落影响
2
作者 檀姝娟 袁雨暄 +1 位作者 宋新山 陈小华 《东华大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期138-144,共7页
针对农田施加氮肥导致的地下水硝酸盐污染问题,采取土壤原位修复技术从源头抑制土壤硝酸盐淋溶。通过向农田土壤中添加不同比例的生物炭和海绵铁开展土柱淋溶试验。结果表明,添加生物炭和海绵铁可在不同程度上提高对土壤硝酸盐淋溶的抑... 针对农田施加氮肥导致的地下水硝酸盐污染问题,采取土壤原位修复技术从源头抑制土壤硝酸盐淋溶。通过向农田土壤中添加不同比例的生物炭和海绵铁开展土柱淋溶试验。结果表明,添加生物炭和海绵铁可在不同程度上提高对土壤硝酸盐淋溶的抑制效果,且抑制效果与海绵铁添加量呈正相关。当海绵铁添加量为5%时,对土壤硝酸盐淋溶的抑制效果最高可达99.31%,同时NO_(3)^(-)—N可被还原为NH_(4)^(+)—N,提高了土壤的氮保持能力。试验后海绵铁表面的主要铁氧化物为Fe_(3)O_(4)。添加生物炭可减缓海绵铁的淋失,促进土壤脲酶活性,提高土壤肥力;添加海绵铁可提高土壤的脱氢酶活性,促进土壤有机质分解。土壤微生物群落组成在试验后未出现明显变化,但各菌门的相对丰度发生了一定变化,如厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度提高0.21%~10.54%。 展开更多
关键词 土壤硝酸盐淋溶 海绵铁 生物炭 酶活性
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活化铁尾砂与镁改性生物炭配施对水稻幼苗生长及盐碱土性质的影响 被引量：3
3
作者 罗春峰 张晓蓉 +4 位作者 巩宗强 贾艳杰 赵祥 刘凤飞 郭伟 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期68-78,共11页
为探究活化的高硅型铁尾砂与镁改性生物炭配施材料对水稻幼苗生长及盐碱土壤理化性质的影响以及改善盐碱地水稻生产力的可行性,本研究应用电子扫描显微镜对生物炭材料进行形貌结构观察,应用傅里叶变换红外光谱仪对生物炭材料进行官能团... 为探究活化的高硅型铁尾砂与镁改性生物炭配施材料对水稻幼苗生长及盐碱土壤理化性质的影响以及改善盐碱地水稻生产力的可行性,本研究应用电子扫描显微镜对生物炭材料进行形貌结构观察,应用傅里叶变换红外光谱仪对生物炭材料进行官能团表征;开展盆栽实验,探究活化铁尾砂与生物炭材料配施对水稻幼苗的形态学和生理学的影响及对盐碱土的改善效果。结果表明,相比于其他生物炭材料,活化铁尾砂-镁改性生物炭材料孔隙较大,表面更加粗糙,对于养分的吸附能力强,表面的官能团丰富。盆栽实验中活化铁尾砂-镁改性生物炭配施组中水稻幼苗株高、根长、根冠比和干质量分别较对照组提高12.61%、191.49%、42.93%和100.00%;叶片的丙二醛和活性氧含量分别降低65.76%和46.46%;过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、叶绿素和可溶性蛋白值分别升高117.35%、44.75%、55.00%和19.31%。施用活化铁尾砂-镁改性生物炭材料后,盐碱土的电导率降低,p H、总碳、总氮、土壤有效硅、总磷和总钾含量升高。研究证明活化铁尾砂-镁改性生物炭材料性能优越,并且活化铁尾砂与镁改性生物炭配施改善了盐碱土壤理化性质和养分含量,使水稻幼苗活性氧含量降低及抗氧化酶活性提升,减缓盐碱土对水稻幼苗生长的胁迫,促进盐碱土壤中水稻幼苗生理过程,增加干物质积累,可以促进盐碱地水稻幼苗生长。 展开更多
关键词 活化铁尾砂-镁改性生物炭材料 水稻 酶活性 苏打盐碱土
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Fe/污泥基生物炭持久活化过硫酸盐降解酸性橙G 被引量：25
4
作者 张倩 谢陈飞洋 +3 位作者 仇玥 李孟 范子皙 汪林倩 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3879-3886,共8页
利用污泥基生物炭(SDBC)固定铁物质制备了一种污泥基非均相催化剂(Fe-SDBC),用于活化过硫酸盐(PS)以降解酸性橙G(OG).Fe-SDBC/PS体系显示出对OG优异的降解性能.评价了影响降解的因素(Fe-SDBC金属负载量、Fe-SDBC投加量、初始pH值和PS浓... 利用污泥基生物炭(SDBC)固定铁物质制备了一种污泥基非均相催化剂(Fe-SDBC),用于活化过硫酸盐(PS)以降解酸性橙G(OG).Fe-SDBC/PS体系显示出对OG优异的降解性能.评价了影响降解的因素(Fe-SDBC金属负载量、Fe-SDBC投加量、初始pH值和PS浓度).并通过X射线荧光光谱仪(XRF)、傅立叶变换红外分析仪(FT-IR)和拉曼光谱仪(Raman)对Fe-SDBC进行了表征.自由基清除剂实验表明,SO4.-和OH.自由基均在降解过程中生成,且活化PS历程主要发生在非均质催化剂表面.分析Fe-SDBC活化PS的潜在机理,表明不同形式的铁物质是PS分解的主要贡献者,Fe2+/Fe3+的转化循环提高了Fe-SDBC持久活化PS的效果.Fe-SDBC循环实验表明其对活化PS具有较好的可重用性,连续3次24h降解高浓度污染物仍能发挥作用.综上所述,Fe-SDBC作为一种污泥基非均相催化剂可以持久活化PS,从而实现OG的降解. 展开更多
关键词 污泥基生物炭 铁 过硫酸盐 酸性橙G 活化机理 异质活化
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生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解水中菲的性能研究 被引量：2
5
作者 周来 王一臣 +2 位作者 李丹琼 张洁慧 朱雪强 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4283-4294,共12页
生物炭负载纳米铁(BC@nZVI)是一种新型的高效非均相活化材料,可活化过硫酸盐(PS)进行原位化学氧化,去除焦化场地等复杂污染场地中的多环芳烃。针对BC@nZVI活化PS对菲(PHE)降解性能及影响因素,基于液相还原法制备BC@nZVI,采用BET比表面... 生物炭负载纳米铁(BC@nZVI)是一种新型的高效非均相活化材料,可活化过硫酸盐(PS)进行原位化学氧化,去除焦化场地等复杂污染场地中的多环芳烃。针对BC@nZVI活化PS对菲(PHE)降解性能及影响因素,基于液相还原法制备BC@nZVI,采用BET比表面积测试、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射技术、傅里叶变换红外光谱等表征BC@nZVI的孔隙结构、表观形貌、元素分布、结构形态、物相组成、官能团等特性,研究BC@nZVI铁碳比、BC@nZVI投加量、PHE初始浓度、PS浓度等因素对BC@nZVI活化PS降解PHE的影响。采用准一级动力学模型评估PHE的降解动态,采用电子顺磁共振(EPR)确定BC@nZVI/PS体系中的自由基。研究结果表明,BC可有效负载nZVI并缓解nZVI的团聚,有利于提高对PS的活化效率;铁碳比为1:4(质量比)的BC@nZVI活化PS降解PHE的效果最优,在PHE初始质量浓度为1 mg/L、PS浓度为1.6 mmol/L、BC@nZVI投加量为0.6 g/L的最佳条件下,PHE的降解率达到94.59%。PHE的降解率随着PHE初始质量浓度的升高而降低;在酸性环境下的PHE降解效果优于中性及碱性环境下的PHE降解效果。BC@nZVI/PS体系中的活性物种主要有SO_(4)~-·、·OH和O_(2)~-·。 展开更多
关键词 生物炭负载纳米零价铁 过硫酸盐 菲 活化 原位化学氧化
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两种典型炭材料对微生物还原含砷水铁矿的影响及其机制研究 被引量：5
6
作者 吴松 袁贝嘉 +4 位作者 闫慧珺 方国东 张俊 王玉军 周东美 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1370-1376,共7页
研究了活性炭和生物炭对Shewanella oneidensis MR-1还原含砷水铁矿过程的影响,并探究了这一过程中砷的释放、转化及其在次生矿物中的分布。研究结果表明:在培养初期活性炭和生物炭抑制了含砷水铁矿中铁的微生物还原过程,可能的原因是... 研究了活性炭和生物炭对Shewanella oneidensis MR-1还原含砷水铁矿过程的影响,并探究了这一过程中砷的释放、转化及其在次生矿物中的分布。研究结果表明:在培养初期活性炭和生物炭抑制了含砷水铁矿中铁的微生物还原过程,可能的原因是活性炭和生物炭抑制了菌的生长,荧光染色结果证实了这一过程;在培养中期,微生物逐渐适应培养环境,并使铁还原持续进行,培养结束时活性炭和生物炭显著增加了含砷水铁矿中铁还原的比例。培养基中的磷酸根通过置换作用使水铁矿中的部分砷释放至溶液,而微生物还原含砷水铁矿过程中,活性炭和生物炭抑制了溶液中砷的去除。此外,微生物还原含砷铁矿过程中,依次生成了蓝铁矿和菱铁矿两种次生矿物。SEM-EDX结果表明,在两种次生矿物中,砷主要被蓝铁矿固定。该结果有助于我们从氧化还原的角度评估活性炭和生物炭在农业环境应用过程中的环境效应。 展开更多
关键词 微生物胞外电子传递 活性炭 生物炭 铁还原 砷 蓝铁矿
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氮硫共掺杂生物质铁炭材料活化PMS降解双酚A研究 被引量：3
7
作者 张媛媛 李欣 +1 位作者 曲红拥 张升晓 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期57-63,共7页
以硫脲、樱桃核粉末和无水三氯化铁为原料,通过一锅煅烧法制备出氮硫共掺杂的生物质铁炭材料(Fe/NS-BC)。该材料能有效活化PMS,在0.1 g/L Fe/NS_(0.03)-BC和0.5 g/L PMS存在的条件下,20 mg/L的双酚A在30 min时被完全去除。自由基猝灭实... 以硫脲、樱桃核粉末和无水三氯化铁为原料,通过一锅煅烧法制备出氮硫共掺杂的生物质铁炭材料(Fe/NS-BC)。该材料能有效活化PMS,在0.1 g/L Fe/NS_(0.03)-BC和0.5 g/L PMS存在的条件下,20 mg/L的双酚A在30 min时被完全去除。自由基猝灭实验证明Fe/NS_(0.03)-BC/PMS体系中存在SO_(4)^(•−)、•OH和1O_(2)三种活性氧物种。碳基体中掺杂的氮、硫和铁之间的协同作用是Fe/NS-BC能高效活化PMS降解有机物的主要原因。Fe/NS-BC具有合成方法简单、成本低廉、环境友好等优点,在有机污染物的降解方面具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 生物质铁炭材料 氮硫共掺杂 过一硫酸盐活化 双酚A降解
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铁炭联合强化污泥水解液厌氧消化效能研究 被引量：1
8
作者 刘令语 任新华 +1 位作者 李雅婕 洪耀良 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期165-168,174,共5页
针对城市污泥厌氧消化效率较低的问题,考察了单独加铁、加铁与活性炭及铁与生物炭对水解液厌氧消化的强化作用。结果表明,加铁及铁炭联合投加均能促进水解液厌氧消化效能,铁与生物炭在投加质量比为2∶1时促进效果最显著,挥发性脂肪酸中... 针对城市污泥厌氧消化效率较低的问题,考察了单独加铁、加铁与活性炭及铁与生物炭对水解液厌氧消化的强化作用。结果表明,加铁及铁炭联合投加均能促进水解液厌氧消化效能,铁与生物炭在投加质量比为2∶1时促进效果最显著,挥发性脂肪酸中乙酸占比较对照组提高了13.45%,累计甲烷产量较对照组提高了32.86%。铁炭联合投加有利于污泥水解液的厌氧消化。 展开更多
关键词 污泥热碱水解液 厌氧消化 活性炭 生物炭 铁炭联合
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