王兵教授课题组在利用功能化生物炭回收废水中的磷研究方面取得新进展

发布时间:2020-12-09
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磷矿资源的过度开采和磷肥的大量使用造成的一系列环境问题已引起国内外广泛关注。过量的磷排入水体不仅导致水体富营养化、影响水质,而且造成巨大的经济损失。因此,如何有效去除水体中的磷并对其加以回收利用一直是全球研究的热点问题。

生物炭作为一种具有较大比表面积的多孔碳质材料,在环境修复和土壤改良等领域具有广泛的应用前景。但新制备的生物炭由于其负电性,对阴离子的吸附能力相对有限。因此,通过对生物炭进行改性以提高其对阴离子的吸附能力已成为必然趋势(Wang et al., 2017)。近年来,以固体废物为改性材料制备功能化生物炭复合材料应用于环境修复领域正日益受到关注(Lian et al., 2019; Wang et al., 2019)。煤矸石作为煤炭开采和洗选过程中产生的固体废弃物,不仅侵占大量的土地资源,而且造成严重的环境污染。因此,煤矸石的资源化利用已引起世界各国的广泛关注。

1 煤矸石改性生物炭对水体中磷酸盐的吸附机理

针对以上问题,贵州大学资源与环境工程学院环境科学与工程系王兵教授课题组以不同生物质和煤矸石为原料,采用一步热解法制备了煤矸石改性生物炭新型复合材料并应用于水体中磷的去除,探讨了煤矸石改性生物炭对水中磷酸盐的吸附行为及其机理。在此基础上,通过种子萌发和幼苗生长试验,评价了载磷生物炭作为缓释肥料的应用潜力。

2 不同磷负载量改性生物炭对绿豆种子发芽和生长的影响

3 种子发芽实验效果对比

该研究成果以“Environmental-friendly coal gangue-biochar composites reclaiming phosphate from water as a slow-release fertilizer”为题在线发表于环境领域一区Top期刊Science of The Total EnvironmentIF=6.551)。王兵教授为该论文第一作者及通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划项目(2016YFC0502602)、国家自然科学基金面上项目41977297)、贵州省高层次留学人才创新创业择优资助项目(留学人才择优资助合同201808号)和贵州大学自然科学专项(特岗)科研基金项目(贵大特岗合字﹝202001号)等项目的资助。

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969720371953

参考文献:

Lian G, Wang B*, Lee X, Li L, Liu T, Lyu W. Enhanced removal of hexavalent chromium by engineered biochar composite fabricated from phosphogypsum and distillers grains. Science of the Total Environment 2019; 697: 134119.

Wang B, Gao B, Fang J. Recent advances in engineered biochar productions and applications. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 2017; 47: 2158-2207.

Wang B, Lian G, Lee X, Gao B, Li L, Liu T, et al. Phosphogypsum as a novel modifier for distillers grains biochar removal of phosphate from water. Chemosphere 2019; 238: 124684.