生物炭复合材料改性及对水中污染物吸附的应用进展

张 宏

（甘肃工业职业技术学院，甘肃天水 41025）

生物炭是指在缺氧或无氧的状况下，经过高温热解的作用，使用废弃物等得到的一种芬香化的混合物质。废弃物经过回收，加工，再利用，改变其性能，实现新的技术应用。废弃物如果不及时处理，会污染周边环境。采用废弃物加工生物化作用，以废弃物的环保制作为目标，实现生物炭的环保加工，可以有效的避免对环境的二次污染。生物炭是多孔类的结构，比表面积大，其表面含多羟基，具有良好的吸附作用。生物炭可以有效地吸附环境中的各类污染物质，提升废物的再环保利用。生物炭复合材料是一种环保的、多用途的、经济的新型材料。

1 生物炭的改性基础方法

1.1 紫外线辐射改性方法

紫外线改性操作具有高效性的作用，对于周围的环境较好，通过紫外线辐射的改性操作，可以有效地提升金属离子的吸附性能水平。对于Pb2+的吸附作用可以达到140%，对于Cb2+的吸附量作用可以达到25%。紫外线辐射改性操作可以提升生物炭整体的氧元素含量，降低生物炭的表面酸性pH。采用废弃椰壳的生物炭，可以通过紫外线光辐射实现360%的改性吸附作用。经过15h的紫外线照射，生物炭可以对Cb2+的吸附量达到68mg/kg，是正常的3.5倍，紫外线照射后，生物炭的含氧量增加，BET的表面水平增强。

1.2 酸碱改性方法

酸碱改性操作中，通过改变生物炭与表面的孔容，可以实现表面化学作用，提高生物炭的整体吸附作用。利用氨水，可以实现木屑基生物炭的改性操作。通过引入氨基官能团、铜离子，通过组合作用加强吸附铜离子的整体性能水平。按照氧化钠溶液的改性处理，及时去除溶液表面的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Zn2+等多金属离子，调整改性后的生物炭比例，提升阳离子的交换能力，注重稳定性水平的提升。按照改性标准，加强生物炭化的金属离子吸附作用，及时调配离子吸附水平。通过酸性溶液的有效清洗，实现吸附水平的提升。通过Na2S和KOH的改性操作，实现玉米秸秆碳化溶于水中，通过Hg2+的作用，注重改性后的生物炭表面处理，调整官能团氧化阳离子交换水平，确保稳定性能的提升。通过改性，提高生物炭下的金属离子吸收附着力水平。根据各类离子的吸附性容量，一般是普通炭的3～6倍。通过酸性溶液可以快速地恢复吸附能力。改性秸秆生物可以去除水溶液中的Hg，调整生物炭表面的氧官团数量，加强Hg吸附容量。通过S元素附着作用，加强表面含氧官能团的作用，增强生物炭的吸附效果。按照生物炭的表面积水平进行提升。注重NaOH改性秸秆生物炭去除溶液的Cd2+水平，改性作用下实现生物吸附速率的提升，实现微孔容作用，表面含氧官能团数量比明显增加。

1.3 负氧金属氧化的改性方法

负氧金属氧化物是利用负载的金属元素物，调整目标值之间的综合力水平，提高整体吸附效果。注重金属氧化铝溶液对于生物炭的负载水平，注重金属氧化物的融合效果。通过回收尿液中的磷元素，调整金属元素中的氧化物比例关系。调整生物炭表面的吸附作用。在MgCl2的溶液操作中，不断提升改性炭对于磷元素的吸附效果。通过锰氧化物的负载改性作用，提升Cd的吸附容量。原有生物炭为33mg/g，通过改性操作，孔隙的结构发生变化。原始材料与MnCl2溶液混合，通过过滤，解热原材料的混合效果，注重绝氧解热下的负载锰氧化物的改性操作，去除水溶液的砷酸盐、Pb。通过附着的锰氧化物颗粒，结合目标物进行连接，实现吸附效果。通过改性操作，生物炭对于砷酸盐的吸入能力相比传统的生物炭而言，高出4倍左右。Pb吸附容量相比原生物炭高出20倍。通过MgCl2改性生物炭方式，去除硝酸盐。调整负载MgCl2中生物炭与硝酸根离子之间的配合水平。在pH=8的条件数据下，需要通过MgCl2的生物炭去除提升生物炭比例水平。按照负载铁和锌元素进行溶解，明确铁锌改良下对于硝基苯酚的去除效率。吸附容量相比原有炭高出46mg/g。按照生物炭整体负载效果，调整铁元素的吸附能力，完成铕和砷元素的吸附处理。调整表面的酸性面积，加强砷吸收能力。通过KMnO4受热作用，分解原有生物炭，调整负载猛的氧化物水平，实现Pb2+、Cu2+、Cd2+。通过生物炭表面吸附猛氧化颗粒，改性生物混悬液，通过分离回收，注重拟定生物炭的整体磁性作用，然后再进行分离再生处理。处理完毕后，需要通过生物性质下的绝缘氧化裂解作用完成改性炭处理。增强As3+的吸附能力，提升最大容量比。实现饱和吸附能力的提升，利用磁铁作用提升固液分离效果。采用化学沉淀方法，调整Fe2+和Fe3+的混合程度，在不同的混合温度下完成溶解。通过铁氧化作用的附着处理，改性磁性生物炭的表面积水平，减少平均孔。在400℃条件下，配制磁性改良生物炭，在700℃温度下，通过磁性改良生物作用，加强对磷酸根的去除效率，达到99%以上。在400℃下，磁性改性生物炭对于硝基甲苯的去除率达到88%。

1.4 有机方式改性方法

有机改性方式中，按照特定的有机物和目标值进行分析，调整相互增强的吸附能力。按照柠檬酸改性生物炭，去除亚甲基蓝，生物炭表面引入大量的羟基，产生大量的活性点位。通过改性生物炭的作用，亚甲基蓝达到90%以上的去除率。调整聚乙烯亚胺、戊二醛的改性处理，确定生物化炭表面与PEI相互交联的反应作用。提升含氧官能团的作用。通过Cd6+的作用，提升吸附效果，改善生物炭的整体吸附容量水平。对原始生物炭的吸附容量进行调控，通过采用溴化铵TTAB改良的生物炭，去除多余的染料，调整吸附效能的同时，调整TTAB阳性离子表面的活性水平，增强RR-195A的吸附能力。通过乙二胺、三甲胺等有机试剂的生物炭处理，去除硝酸盐，实现生物炭孔隙的作用，增强基团表面的吸附效果。

1.5 组合改良性能方法

按照不同的改良性能方法，注重获取吸附容量。通过酸碱预备操作，及时调配研磨负载下的金属氧化物。对木屑基生物炭进行改良吸附，调整磷酸盐。在pH低的时候，通过改良生物炭的表面金属氧化物作用，增强生物炭的吸附效果。按照生物炭的吸附容量，相比生物炭而言，高出5.5倍。在实验过程中，需要调整改良生物炭对于磷酸盐的吸附容量水平，加强生物炭、壳聚糖混合的搅拌效能。通过加入氢氧化钠溶液，过滤离心处理，实现生物炭表面酸性官能团的数量增强，实现Cr 达55%的去除效果，相比未改炭高出15%以上。

2 污泥制备生物炭的具体应用

生物炭通过有机高温裂变，表面大量繁殖官能团，相比原有的有机质而言，吸附性能更强。许多研究证明改性制备生物炭可以有效地改良土壤pH值，去除污染物中的有毒元素，去除有害气体中的有毒物质。但关于生物炭对水中污染物吸附性能的研究报道较少，以下将针对水体污染的去除进行分析。

污泥生物炭可以用来吸吸附污水中的金属有毒物质，对磷酸根具有良好的降解作用。按照吸附等温线，可以实现分批次的吸附。对于盐酸基离子具有良好的交换性作用。对于NH4-，NO3-，磷酸根具有良好的保护性作用，是复合降解过程。使用柠檬酸改性炭，可以对污水进行有效的处理。调整在污水中的吸附效能，不断加强吸附容量水平。另外，不同温度污泥制备生物炭的降解效果不同，结合温度、酸碱度、吸附力等，可以有效地调整提升吸附效果，满足吸附要求。

3 生物炭复合材料对水中污染吸附能力分析

3.1 生物炭复合材料的制备调控

复合材料是按照两种或两种以上材料的组合，通过不同性能材料的组合，得到新的复合材料的过程。复合材料中具有原始材料的优点，通过优势组合，达到优势提升，协同作用的目标。生物炭是具有强吸附作用的复合材料，得到行业内的广泛认可，需求量较大。生物炭表面的官能团可以随着温度的变化发生变化。吸附污染后可以从环境中分离开，但不可以重复使用。为了提升生物炭的功能完备效果，科学家通过物理、化学方法，对生物炭进行复合创新，实现生物炭与纳米技术、磁性技术的综合，利用酸碱改性材料提升生物炭的复合能力，通过无机材料与生物炭的复合，提升生物炭表面的官能团数量，增强电荷变化水平，注重提高与污染物的配合作用。

纳米技术与生物技术组合，可以有效地提升生物炭的化学官能团数量，增强吸附作用的同时，提高对污染物的清洁作用。将秸秆、废弃棉花等生物炭与AlCl36H2O作用，调整溶液的混合效果。在80℃的烘干作用下，及时处理无氧裂变效果。获得生物-纳米氧化物。生物炭-纳米氧化铝的复合材料中，调整亚甲基蓝的综合吸附效果，提高生物炭的比例水平。通过调控生物炭-纳米复合标准，获取复合生物炭的高效吸附能力，调控生物炭改良效果，满足污染吸附性能，增强表面官能团的数量和种类。

3.2 生物炭复合材料中水污染的吸附作用

生物炭复合材料中，通过玉米秸秆生物炭-锰氧化物，提高对于水中Cu2+的吸附效果。分析显示，这种复合物的吸附能力是原有生物炭的8倍。在锰氧化物的改性作用下，注重生物表面的含氧官能团的调控，加强生物炭、锰氧化物的配比。通过阳离子交换作用，实现共同生物炭、锰氧化物的复合，提高Cu2+的吸附能力。按照表面积与孔径位置，提高吸附点合理性。按照生物炭、纳米技术，对水中的亚甲基蓝进行吸附处理，相比生物炭的吸附能力提升5倍。复合材料的表面积孔隙更多，吸附能力更强，静电吸附作用下，π-π键发生作用，实现生物炭-壳聚糖复合，提升水中Pb2+的吸附效果。

4 结束语

综上所述，生物炭复合材料进行合理改性后具有良好的吸附效果，符合实际使用推广的需求标准。在未来的各类污染清除治理工作中，将会得到良好的适用和反馈效果。我国需要加强生物炭复合材料的研究，注重实际操作和应用，以提高环保保护水平。