生物炭对阳离子染料的吸附性能研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0668

摘要/Abstract

摘要：

印染废水是一类重要的难降解工业废水，高效处理印染废水对于保护水生态环境和促进印染行业的可持续发展具有重要的现实意义。生物炭原料来源广泛、比表面积大、孔隙结构发达、制备成本低，对印染废水中的多种污染物均表现出良好的吸附潜能，其中采用生物炭吸附阳离子染料的研究近年来备受关注。概述了可用于制备生物炭的生物质原料选取原则，以及常见的植物源、动物源、污泥源生物质原料类型，分析了限氧热解法、水热炭化法、微波热解法等生物炭制备方法的工作原理和工艺特点，综述了生物炭对亚甲基蓝、罗丹明B、结晶紫等多种阳离子染料的吸附性能，并对其吸附机理进行探讨。针对目前研究中存在的不足，对未来值得深入探索的研究方向进行了展望，包括多种阳离子染料共存时生物炭的吸附效果、新型生物质原料的开发与改性技术、生物炭制备方法改良、实验室模拟研究向实际应用的逐步推进等，以期为生物炭的制备及其在阳离子染料吸附领域中的应用提供有益参考。

关键词: 生物炭, 阳离子染料, 工业废水, 吸附

Abstract:

Printing and dyeing wastewater is an important kind of refractory industrial wastewater， and its efficient treatment is of great practical significance to protect the water ecological environment and promote the sustainable development of printing and dyeing industry. Biochar， with its wide source of raw materials， large specific surface area， well-developed pore structure and low preparation cost， has shown good adsorption potential for a variety of pollutants in printing and dyeing wastewater.Using biochar for cationic dyes adsorption has attracted much attention recently. The principles of selecting biomass feedstocks that can be used for biochar preparation and the common types of plant-derived， animal-derived and sludge-derived biomass feedstocks were summarized. The working principles and process characteristics of biochar preparation methods， such as oxygen-limited pyrolysis， hydrothermal carbonization and microwave pyrolysis were analyzed. The adsorption performance of biochar on various cationic dyes such as methylene blue， rhodamine B and crystalline violet was reviewed， and the adsorption mechanism was discussed. In view of the shortcomings in the current research， the future research directions worthy of further exploration were prospected， including the adsorption effect of biochar in the coexistence of various cationic dyes， the development and modification techniques of new biomass raw materials， the improvement of biochar preparation methods， and the gradual advancement of laboratory simulation studies to practical applications， in order to provide useful references for the preparation of biochar and its application in the field of cationic dye adsorption.

Key words: biochar, cationic dye, industrial wastewater, adsorption

中图分类号:

X703
TQ424

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https://www.iwt.cn/CN/Y2022/V42/I8/27

图/表 4

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制备原料	制备温度/℃	比表面积/（m²·g^-1）	总孔容/ （cm³·g^-1）	平均孔径/nm	ω（碳元素）/%	文献
水稻秸秆	500	153.44	—	—	52.90	〔6〕
麦秸	700	2 263.10	1.21	2.133	—	〔7〕
白菜	500	11.44	—	3122	46.42	〔8〕
玉米芯	600	23.58	0.053	5.17	71.66	〔9〕
玉兰叶	600	96.861 4	0.028 06	7.518 5	—	〔10〕
椰枣叶	700	431.82	13.4	—	—	〔11〕
芦苇	450	4.16	0.003 2	48.34	—	〔12〕

制备原料	制备温度/℃	比表面积/（m²·g^-1）	总孔容/ （cm³·g^-1）	平均孔径/nm	ω（碳元素）/%	文献
水稻秸秆	500	153.44	—	—	52.90	〔6〕
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白菜	500	11.44	—	3122	46.42	〔8〕
玉米芯	600	23.58	0.053	5.17	71.66	〔9〕
玉兰叶	600	96.861 4	0.028 06	7.518 5	—	〔10〕
椰枣叶	700	431.82	13.4	—	—	〔11〕
芦苇	450	4.16	0.003 2	48.34	—	〔12〕

制备原料	制备温度/℃	比表面积/（m²·g^-1）	总孔容/ （cm³·g^-1）	平均孔径/nm	ω（碳元素）/%	文献
牛粪	600	162.50	0.990	2.60	—	〔14〕
羊粪	600	181.76	0.245	11.91	63.25	〔15〕
猪粪	500	13.36	0.025	7.33	43.12	〔16〕
兔粪	500	21.14	0.041	8.64	51.66	〔16〕
鱼骨	500	156.87	0.330	3.09	10.99	〔17〕

制备原料	制备温度/℃	比表面积/（m²·g^-1）	总孔容/ （cm³·g^-1）	平均孔径/nm	ω（碳元素）/%	文献
牛粪	600	162.50	0.990	2.60	—	〔14〕
羊粪	600	181.76	0.245	11.91	63.25	〔15〕
猪粪	500	13.36	0.025	7.33	43.12	〔16〕
兔粪	500	21.14	0.041	8.64	51.66	〔16〕
鱼骨	500	156.87	0.330	3.09	10.99	〔17〕

类型	热解温度/℃	升温速率/（℃·s^-1）	停留时间/s	产率/%
类型	热解温度/℃	升温速率/（℃·s^-1）	停留时间/s	生物炭	生物油	气体
慢速热解	400~660	<1	300~1 800	35	30	35
中速热解	400~550	5	10~20	20	50	30
快速热解	400~550	1 000	1~2	12	75	13
闪速热解	1 050~1 300	1 000	<1	10~25	50~75	10~30

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