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改性生物炭的制备及其在环境修复中的应用

2021-05-25信息来源 : 《农业环境科学学报》 作者:张倩茹 冀琳宇 高程程 吕宏虹

摘 要


生物炭具有较大的孔隙度和比表面积,吸附能力强,在环境污染修复、土壤改良和固碳方面应用广泛。由于高温热解过程会使生物炭官能团数量减少而降低其对某些特定污染物的吸附性能,同时,由于原始生物炭存在固液分离难的问题,通过改性生物炭提高其理化性质,并应用于环境修复受到了学术界和工业界的广泛关注。然而,目前针对改性生物炭的制备及其在土壤和水体修复中的应用综述较少。


本文对近年来有关改性生物炭的文献进行了系统分析,总结生物炭的改性方法,简要阐述改性生物炭在环境(土壤和水体)污染修复中的应用,并深入探讨了磁性生物炭作为吸附剂和催化剂在水污染处理中的应用现状,最后对改性生物炭的研究方向提出了展望。


结论与展望:


本文主要综述了生物炭的改性方法以及其在环境修复中的应用,重点介绍了磁性生物炭的制备、作为吸附剂或催化剂在土壤和水污染处理中的应用以及磁性生物炭的再生与循环利用。通过对生物炭改性,可以优化生物炭理化性质和功能,但在应用过程中也存在一定不足。因此,在今后改性生物炭的研究过程中,应综合分析目标污染物及制备条件,并注意以下一些问题:


一是特异性吸附有待提高。土壤和污水中通常多种重金属和有机污染物同时存在,而不同改性方法得到的生物炭复合物存在一定缺陷,对某种污染物的去除作用易受共存物的影响。因此,研究针对污染物性质而进行的特定的改性生物炭技术,并通过放大优势作用机制,从而提升改性生物炭对特定污染物的去除效果,需要进一步的探索。


二是潜在的环境风险。在改性生物炭的制备过程中会产生一些有毒的副产物,在应用过程中会出现吸附污染物释放现象,易造成二次污染,且吸附后的重金属和有机污染物的处置问题也亟待解决。


三是再生循环利用的吸附活性需要改善。磁性生物炭可在外界磁场作用下回收利用,但几次循环利用后吸附性能会有明显降低,研究最佳的再生方法,以及探索如何在吸附污染物的同时使得改性生物炭表面活性基团再生以保证稳定的吸附效率,还有待进一步探究。


四是实际应用效果有待评价。目前对改性生物炭的研究还是仅限于单一污染物的实验模拟阶段,而应用于实际环境污染修复的可行性需要进一步验证。