首页 > 行业资讯 > 东北农业大学JHM综述：功能化磁性生物炭在环境修复中的应用

东北农业大学JHM综述：功能化磁性生物炭在环境修复中的应用

时间：2022-05-28 来源： 浏览：

东北农业大学JHM综述：功能化磁性生物炭在环境修复中的应用

高级氧化圈
高级氧化圈

Aopsfrontier

不限于分享高级氧化技术前沿科学知识。

收录于合集

以下文章来源于JHM Family ，作者张颖教授团队

JHM Family .

分享JHM期刊发表的最新文章，为您提供一个分享原创研究成果的平台。

点击上方蓝字 关注我们

第一作者： 曲建华 副教授（东北农业大学）

通讯作者： 张颖 教授（东北农业大学）

论文DOI： 10.1016/j.jhazmat.2022.128841

图片摘要

成果简介

近日，东北农业大学张颖教授课题组在Journal of Hazardous Materials（影响因子10.588）上发表了题为“Applications of functionalized magnetic biochar in environmental remediation: A review”的综述论文（DOI: 10.1016/j.jhazmat.2022.128841）。本综述详细介绍了磁性生物炭的制备及改性方法；探讨了功能化磁性生物炭对重金属和有机污染物的吸附机理；重点总结了官能团接枝、纳米粒子负载和元素掺杂等改性方法。此外，还讨论了功能化磁性生物炭对典型重金属及抗生素、染料等有机污染物的去除应用及机理。最后，对今后功能化磁性生物炭的研究方向提出了建设性的建议。

全文速览

综述了磁性生物炭的多种合成方法，包括浸渍-热解法、水热法、共沉淀法、还原共沉积法和机械磨粉法。深入探讨了MBC对重金属和有机污染物的吸附机理，如静电吸附、离子交换和络合吸附等。重点介绍了MBC的改性方法，包括酸、碱、氧化、表面功能改性、负载纳米颗粒、元素掺杂、生物改性等。综述了改性MBC在重金属、抗生素、染料和顽固有机污染物去除中的应用，并对其吸附机理进行了深入探讨。系统分析了接触时间、吸附剂投加量、初始污染物浓度等对水污染物去除的关键影响因素。最后，对下一步的研究方向提出了一些建设性的建议。

引言

环境污染已成为全球关注的热点环境问题。环境介质中重金属和有机污染物的去除成为确保土壤安全和水生态安全亟需解决的任务。吸附法是去除环境污染物相对简单高效的方法，但现有的吸附材料仍无法满足环境介质中污染物的高效去除和回收。功能化磁性生物炭的快速发展和广泛应用为环境污染物的高效去除提供了多样化的选择。然而，功能化磁性生物炭的改性方法的总结以及在污染物去除方面的应用很少被总结。

图文导读

图1 ：不同方法合成磁性生物炭的原理图。

本文综述了磁性生物炭的制备方法，可分为热化学法、共沉淀法、还原共沉积法和机械铣削法四大类。

图2 ：磁性生物炭对重金属和有机污染物的主要吸附机理。

了解磁性生物炭对污染物的吸附机理，对合理利用磁性生物炭进行环境修复具有重要意义。磁性生物炭吸附机理包括静电吸引、离子交换、络合、化学还原、疏水作用、π-π作用、孔隙填充、氢键和电子转移等 。

图3 ：磁性生物炭的各种改性工艺以及相应的优势。

磁性生物炭的吸附性能一般由其物理和化学特性决定。而磁性介质通常阻碍生物炭的孔隙，导致比表面积小，孔隙结构小，使得未改性的磁性生物炭对污染物的吸附性能相对较差。因此，采用多种改性技术来改善其表面性能，主要有酸碱改性、氧化改性、表面功能改性、纳米粒子负载、元素掺杂和生物改性等。

图4 ：功能型磁性生物炭去除重金属的机理研究。

功能型磁性生物炭是一种潜在的土壤和水体污染修复材料，对不同价态的重金属具有不同的去除机理。一般情况下，其对Cu(II)、Pb(II)、Cd(II)、Hg(II)等二价阳离子的吸附机理包括络合作用、离子交换作用和静电作用；而对Cr(VI)、As(III)等变价重金属的吸附机理主要为氧化还原作用。

图5 ：功能性磁性生物炭对抗生素的去除机理。

功能化磁性生物炭对环境介质中抗生素等典型有机污染物具有良好的吸附效果，且具有多重吸附机制。

小结

本文系统地综述了磁性生物炭的合成方法和改性策略，并介绍了功能化磁性生物炭在吸附去除水、土壤中各种有害污染物方面的应用。研究表明，磁性生物炭具有良好的磁回收特性，不仅降低了后续过滤或离心的成本，而且避免了对环境的二次污染。此外，功能磁性生物炭在去除和回收有害污染物的性能和效率方面显示出越来越大的潜力。本文分析了功能磁性生物炭对典型污染物的吸附机理，包括静电吸附、离子交换、氧化还原作用、表面络合作用和氢键作用。为了进一步促进功能化磁性生物炭的广泛应用，未来的研究应关注提高金属表面掺杂的稳定性以减少金属浸出，探索经济、高效、绿色批量制备功能化磁性生物炭的技术。综上所述，本研究有利于功能化磁性生物炭的开发和实际应用，促进环境修复中有害污染物的吸附和分离。

作者简介

曲建华 ，副教授，博士生导师，现任职于东北农业大学资源与环境学院环境科学系主任。主要从事土水界面多过程调控与污染修复研究，获黑龙江省自然科学基金-优秀青年基金、黑龙江省普通高等学校青年创新人才、黑龙江省博士后“青年英才”支持计划、东农学者“学术英才”等人才称号。先后主持国家自然科学基金-青年基金、国家重点研发子课题、中国博士后基金特别资助及面上项目、黑龙江省博士后基金特别资助及面上项目等国家及省部级项目10余项；近3年发表SCI论文50余篇，以第一作者或者通讯作者身份在Applied Catalysis B: Environmental, Journal of Hazardous Materials及Chemical Engineering Journal等本领域国际主流期刊发表SCI论文30余篇，其中28篇SCI发表于中科院一区期刊，3篇ESI热点论文，6篇ESI高被引论文；基于已有研究成果出版著作1部，申请发明专利10余项（已获授权3项） 。

张颖 ，教授，博士生导师，东北农业大学资源与环境学院院长，教授、博士生导师，长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者，国家“万人计划”领军人才，国务院政府特殊津贴获得者。主要从事环境保护与修复工作，兼任国际期刊Int J Agric & Biol. Eng和Biochar编委，联合国粮农组织国际黑土联盟理事，全国科技领军人才联盟常务理事，全国科技领军人才联盟生态与农业专业委员会副主任，黑龙江省环境科学学会副理事长。主持国家自然科学基金，国家科技支撑计划，国家科技重大专项课题，国家“863”计划课题等国家及省部级课题30余项。在环境领域Top期刊累计发表论文 330 篇，ESI 高被引论文6篇，热点论文3篇，SCI 一区论文 50 篇。申请发明专利23项、授权11项，主编/副主编教材12部。获黑龙江省科学技术一等奖和国家环境保护科学技术二等奖等科研奖励13项 。

参考文献：Jianhua Qu, et al., Applications of functionalized magneticbiochar in environmental remediation: A review, Journal of Hazardous Materials,2022, 434: 128841.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.128841

‍ ‍ ‍ ‍ ‍ ‍ ‍ ‍ ‍ ‍ ‍ ‍ ‍ ‍ ‍ ‍

版权：如无特殊注明，文章转载自网络，侵权请联系cnmhg168#163.com删除！文件均为网友上传，仅供研究和学习使用，务必24小时内删除。
相关推荐
热门信息