生物炭灰分在Cr(VI)还原中的作用机制研究
结题报告
批准号:
41907119
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
费颖恒
依托单位:
学科分类:
D0701.环境土壤学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
生物炭是一种表面基团丰富、吸附能力强的碳质材料,在土壤Cr(VI)还原脱毒中起着重要作用。目前对生物炭在Cr(VI)还原中的作用机制集中关注于其有机基团,而针对无机灰分的作用过程特征及影响因素的认识尚不明晰。本项目拟针对生物炭灰分在Cr(VI)还原中的作用机制这一重要科学问题开展系统研究。通过考察生物炭灰分在Cr(VI)还原中的电子供体作用、电子介体作用和其它促进作用,揭示灰分促进Cr(VI)还原的作用机制;通过考察灰分影响下生物炭氧化的过程特征,阐明生物炭灰分对生物炭抗氧化的作用及机制。预期研究成果将明确生物炭灰分参与Cr(VI)还原的重要过程特征和主控因子,揭示生物炭和Cr(VI)协同转化过程规律及机制,有望对生物炭和Cr(VI)这两类物质转化相互影响的动态过程规律获得新认识,为土壤Cr污染修复治理提供理论指导,具有重要的理论研究价值和实际指导意义。
英文摘要
Biochars, featured with abundant surface functional groups and high adsorptive capacity, play important roles in reducing and detoxifying Cr(VI) in polluted soils. Currently, studies on the mechanisms of biochar-involved Cr(VI) reduction mainly focuses on the roles of organic functional groups. Whilst the roles of the ashes of biochars in Cr(VI) reduction reactions were still unclear. To answer the scientific question how the ashes of biochars contribute to Cr(VI) reduction, an experimental study is proposed. The roles of ashes as electron donors, electron shuttles and/or catalysts for Cr(VI) reduction will be explored, aiming to elucidate the mechanisms involved in the promotion of Cr(VI) reduction by biochar ashes. It would also be investigated the characteristics of biochar oxidation process and the changes in Cr(VI) reduction reactions under the influences of ashes, aiming to illustrate the mechanisms involved in the sustaining stability of biochar by ashes. The research results would identify main features and key factors in the participation of biochar ashes in Cr(VI) reduction, and reveal the mechanisms involved in the synergic transformation of biochar and Cr(VI). It would be of importance in improving the theoretical understanding of the concerned issue, and also provide with fundamental supports to soil remediation techniques.
生物炭是一种表面基团丰富、吸附能力强的碳质材料,在土壤六价铬(Cr(VI))还原脱毒中起着重要作用,但目前对生物炭中灰分对Cr(VI)的作用过程特征及机制的认识尚不明晰。针对这一重要科学问题,本研究重点聚焦以污泥生物炭为代表的高灰分生物炭作用下的Cr(VI)还原过程,揭示了其自身碱性导致溶液pH上升是制约吸附-还原-固定过程的主控因子,探明了生物炭可介导有机酸与Cr(VI)间的电子传递进而促进对Cr(VI)的还原去除,论证了生物炭-铁间的交互作用均可显著提高对Cr(VI)的还原去除和固定作用,明确了氧化对生物炭还原Cr(VI)的提升作用,高灰分生物炭则有助于抵抗氧化变化,在氧化后其对Cr(VI)的去除能力变化相对较小。基于以上结论,制备了富铁生物炭材料,利用其炭-铁交互作用协同高效去除废水中的Cr(VI)。本研究成果明确了生物炭灰分参与Cr(VI)还原的重要过程特征和主控因子,揭示了生物炭和Cr(VI)协同转化过程规律及机制,有望对生物炭和Cr(VI)这两类物质转化相互影响的动态过程规律获得新认识,为土壤Cr污染修复治理提供理论指导。
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专利列表
The pH-sensitive sorption governed reduction of Cr(VI) by sludge derived biochar and the accelerating effect of organic acids
pH 敏感吸附控制污泥衍生生物炭对 Cr(VI) 的还原以及有机酸的加速作用
DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.127205
发表时间:2022
期刊:Journal of Hazardous Materials
影响因子:13.6
作者:Fei Ying-heng;Li Manzhi;Ye Zhuofeng;Guan Jieyang;Huang Zhenhong;Xiao Tangfu;Zhang Ping
通讯作者:Zhang Ping
Insight into adsorption process and mechanisms of Cr(III) using carboxymethyl cellulose-g-poly(acrylic acid-co-acrylamide)/attapulgite composite hydrogel
羧甲基纤维素-g-聚(丙烯酸-共-丙烯酰胺)/凹凸棒石复合水凝胶对Cr(III)的吸附过程和机理的深入研究
DOI:10.1080/09593330.2022.2082325
发表时间:2022-06-15
期刊:ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY
影响因子:2.8
作者:Fei, Ying-heng;Deng, Hongmei;Liu, Tao
通讯作者:Liu, Tao
DOI:10.19672/j.cnki.1003-6504.1369.21.338
发表时间:2021
期刊:环境科学与技术
影响因子:--
作者:费颖恒;邓海燕;李敏烯;符月青;赵艺翔
通讯作者:赵艺翔
Roles of soluble minerals in Cd sorption onto rice straw biochar
可溶性矿物质在稻草生物炭吸附镉中的作用
DOI:10.1016/j.jes.2021.05.027
发表时间:2022-03-01
期刊:JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCES
影响因子:6.9
作者:Fei, Ying-Heng;Zhang, Zuannan;Xiao, Tangfu
通讯作者:Xiao, Tangfu
Feasibility of sewage sludge derived hydrochars for agricultural application: Nutrients (N, P, K) and potentially toxic elements (Zn, Cu, Pb, Ni, Cd)
污水污泥衍生水热炭用于农业应用的可行性:养分(N、P、K)和潜在有毒元素(Zn、Cu、Pb、Ni、Cd)
DOI:10.1016/j.chemosphere.2019.124841
发表时间:2019-12-01
期刊:CHEMOSPHERE
影响因子:8.8
作者:Fei, Ying-heng;Zhao, Dan;Liu, Chengshuai
通讯作者:Liu, Chengshuai
铁铬共沉淀中铬吸附氧化的关键过程及 铁锰耦合作用机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    费颖恒
  • 依托单位:
高灰分生物炭对六价铬的还原作用及其机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    费颖恒
  • 依托单位:
国内基金
海外基金