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壳聚糖、铁锰改性稻壳生物炭的表征及其Cd^(2+)吸附性能研究
被引量：
12
1
作者
王江南
孙晓雪
+4 位作者
杨玲辉
姜楠
张淼
刘遵奇
赫天一
《农业环境科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期1964-1973,共10页
为改善稻壳炭对Cd^(2+)的吸附能力,分别选用壳聚糖、硝酸铁与高锰酸钾对稻壳生物炭进行改性,成功制备了壳聚糖改性稻壳炭(C-BC)和铁锰改性稻壳炭(FM-BC),表征了各稻壳炭的基础理化性质,包括比表面积分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)...
为改善稻壳炭对Cd^(2+)的吸附能力,分别选用壳聚糖、硝酸铁与高锰酸钾对稻壳生物炭进行改性,成功制备了壳聚糖改性稻壳炭(C-BC)和铁锰改性稻壳炭(FM-BC),表征了各稻壳炭的基础理化性质,包括比表面积分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射表征(XRD),进行了动力学吸附实验和等温吸附实验,并在不同pH和投加量条件下,研究了改性生物炭对Cd^(2+)的吸附量和去除率。结果表明:两种改性方式均减小了稻壳炭的比表面积和总孔隙体积;FM-BC含有Mn-O、Fe-O的特征官能团,此外改性前后稻壳炭的官能团类型基本不变;两种改性方式均使稻壳炭产生了对应的晶体结构变化。两种改性炭对Cd^(2+)动力学吸附特征均符合准二级动力学模型,颗粒内扩散模型均分为3个阶段,对Cd^(2+)等温吸附特征均符合Langmuir模型;C-BC和FM-BC的最大吸附量分别为25.51 mg·g^(-1)和16.25 mg·g^(-1),是BC(14.97 mg·g^(-1))的1.7倍和1.08倍。随着溶液pH增加,C-BC和FMBC的吸附量和去除率逐渐增加,且始终高于BC;随着投加量的增加,C-BC和FM-BC的Cd^(2+)去除率逐渐增加,而吸附量逐渐降低。两种改性方式均能够在一定程度上提高稻壳炭对Cd^(2+)的吸附能力,均以单分子层化学吸附占主导,C-BC的最大吸附量明显高于FM-BC,适度调整溶液pH和投加量可改善改性稻壳炭的Cd^(2+)吸附效果。
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关键词
生物炭
改性
壳聚糖
铁锰
吸附
Cd^(2+)
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职称材料
生物炭基肥离散元模型参数标定与试验
被引量：
3
2
作者
任德志
张露籍
+2 位作者
宫元娟
孟军
赫天一
《沈阳农业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期447-455,共9页
生物炭基肥料是近年来新兴的一种农业投入品,然而生物炭基肥料还田施用的机械化程度尚属较低水平。为促进生物炭基肥料机械化还田的理论和实践发展,寻求最优生物炭基肥离散元模型接触参数组合,指导生物炭及炭基肥料还田机械的设计和试制...
生物炭基肥料是近年来新兴的一种农业投入品,然而生物炭基肥料还田施用的机械化程度尚属较低水平。为促进生物炭基肥料机械化还田的理论和实践发展,寻求最优生物炭基肥离散元模型接触参数组合,指导生物炭及炭基肥料还田机械的设计和试制,提出了一种真实试验与仿真试验结合的方法,对生物炭基肥颗粒数学模型开展研究,验证数值方法的适用性和准确性。以生物炭颗粒堆积角的实际测量值为目标值,通过物料特性研究了创建法向力、切向力和附着力接触模型,利用离散元仿真软件ESSS Rocky DEM对生物炭基肥颗粒离散元参数进行标定,设计Placket-Burman试验获取对堆积角有显著影响的参数,通过最陡爬坡试验得到显著因素参数区间,最后通过Box-Behnken试验优化参数组合。结果表明:生物炭基肥料颗粒粒径占比2mm为35%,3 mm颗粒占比为42%,4 mm颗粒占比为23%,颗粒平均含水率为5%,测得炭颗粒堆积角实际值为23.65°;对炭基肥颗粒接触参数有显著影响的因素为炭—炭滚动摩擦系数、炭颗粒表面能JKR以及炭—钢滚动摩擦系数,最优化参数组合为炭—炭滚动摩擦系数0.36、炭颗粒表面能0.30、炭-钢滚动摩擦系数0.20,仿真堆积角试验值与真实试验值的平均相对误差仅为0.72%,验证了仿真参数及试验的可行性和适用性。研究结果为生物炭基肥料离散元模型参数选取提供了新的参考。
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关键词
生物炭基肥
Rocky
离散元模型
参数标定
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职称材料
题名
壳聚糖、铁锰改性稻壳生物炭的表征及其Cd^(2+)吸附性能研究
被引量：
12
1
作者
王江南
孙晓雪
杨玲辉
姜楠
张淼
刘遵奇
赫天一
机构
沈阳农业大学农学院/国家生物炭研究院/农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室
沈阳
市乡村振兴发展中心
出处
《农业环境科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期1964-1973,共10页
基金
辽宁省科技计划面上项目(2021-MS-232)
国家自然科学基金青年科学基金项目(31901449)
中央引导地方发展资金项目(2023030318-JH6/1001)。
文摘
为改善稻壳炭对Cd^(2+)的吸附能力,分别选用壳聚糖、硝酸铁与高锰酸钾对稻壳生物炭进行改性,成功制备了壳聚糖改性稻壳炭(C-BC)和铁锰改性稻壳炭(FM-BC),表征了各稻壳炭的基础理化性质,包括比表面积分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射表征(XRD),进行了动力学吸附实验和等温吸附实验,并在不同pH和投加量条件下,研究了改性生物炭对Cd^(2+)的吸附量和去除率。结果表明:两种改性方式均减小了稻壳炭的比表面积和总孔隙体积;FM-BC含有Mn-O、Fe-O的特征官能团,此外改性前后稻壳炭的官能团类型基本不变;两种改性方式均使稻壳炭产生了对应的晶体结构变化。两种改性炭对Cd^(2+)动力学吸附特征均符合准二级动力学模型,颗粒内扩散模型均分为3个阶段,对Cd^(2+)等温吸附特征均符合Langmuir模型;C-BC和FM-BC的最大吸附量分别为25.51 mg·g^(-1)和16.25 mg·g^(-1),是BC(14.97 mg·g^(-1))的1.7倍和1.08倍。随着溶液pH增加,C-BC和FMBC的吸附量和去除率逐渐增加,且始终高于BC;随着投加量的增加,C-BC和FM-BC的Cd^(2+)去除率逐渐增加,而吸附量逐渐降低。两种改性方式均能够在一定程度上提高稻壳炭对Cd^(2+)的吸附能力,均以单分子层化学吸附占主导,C-BC的最大吸附量明显高于FM-BC,适度调整溶液pH和投加量可改善改性稻壳炭的Cd^(2+)吸附效果。
关键词
生物炭
改性
壳聚糖
铁锰
吸附
Cd^(2+)
Keywords
biochar
modification
chitosan
Fe-Mn
adsorption
Cd^(2+)
分类号
TQ424 [化学工程]
X505 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
生物炭基肥离散元模型参数标定与试验
被引量：
3
2
作者
任德志
张露籍
宫元娟
孟军
赫天一
机构
沈阳农业大学农学院/国家生物炭研究院/农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室
沈阳
农业
大学
工程
学院
出处
《沈阳农业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期447-455,共9页
基金
辽宁省教育厅重点项目(LSNZD201707)
现代农业产业技术体系建设专项项目(CARS-01-51)
+1 种基金
辽宁省科学技术计划项目(2021-MS-232)
国家自然科学基金项目(31901449)。
文摘
生物炭基肥料是近年来新兴的一种农业投入品,然而生物炭基肥料还田施用的机械化程度尚属较低水平。为促进生物炭基肥料机械化还田的理论和实践发展,寻求最优生物炭基肥离散元模型接触参数组合,指导生物炭及炭基肥料还田机械的设计和试制,提出了一种真实试验与仿真试验结合的方法,对生物炭基肥颗粒数学模型开展研究,验证数值方法的适用性和准确性。以生物炭颗粒堆积角的实际测量值为目标值,通过物料特性研究了创建法向力、切向力和附着力接触模型,利用离散元仿真软件ESSS Rocky DEM对生物炭基肥颗粒离散元参数进行标定,设计Placket-Burman试验获取对堆积角有显著影响的参数,通过最陡爬坡试验得到显著因素参数区间,最后通过Box-Behnken试验优化参数组合。结果表明:生物炭基肥料颗粒粒径占比2mm为35%,3 mm颗粒占比为42%,4 mm颗粒占比为23%,颗粒平均含水率为5%,测得炭颗粒堆积角实际值为23.65°;对炭基肥颗粒接触参数有显著影响的因素为炭—炭滚动摩擦系数、炭颗粒表面能JKR以及炭—钢滚动摩擦系数,最优化参数组合为炭—炭滚动摩擦系数0.36、炭颗粒表面能0.30、炭-钢滚动摩擦系数0.20,仿真堆积角试验值与真实试验值的平均相对误差仅为0.72%,验证了仿真参数及试验的可行性和适用性。研究结果为生物炭基肥料离散元模型参数选取提供了新的参考。
关键词
生物炭基肥
Rocky
离散元模型
参数标定
Keywords
biochar-based fertilizer
Rocky
discrete element model
parameter calibration
分类号
S3 [农业科学—农艺学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
壳聚糖、铁锰改性稻壳生物炭的表征及其Cd^(2+)吸附性能研究
王江南
孙晓雪
杨玲辉
姜楠
张淼
刘遵奇
赫天一
《农业环境科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
12
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职称材料
2
生物炭基肥离散元模型参数标定与试验
任德志
张露籍
宫元娟
孟军
赫天一
《沈阳农业大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
3
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职称材料
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