Morphology and surface structural c

Morphology and surface structural changes in biochar are also influenced by pyrolysis temperature (Liu et al., 2010 and Uchimiya et al., 2011a). In general, surface area increases with an increase in pyrolysis temperature. However, a reduction in surface area at ⩾700 °C has also been reported (Uchimiya et al., 2011a). Destruction of aliphatic alkyl and ester groups, and exposure of the aromatic lignin core through higher pyrolysis temperatures may be responsible for an increase in surface area (Chen and Chen, 2009). A positive correlation between micropore volume and surface area suggests that the pore size distribution is a key factor responsible for the increase in surface area in biochar (Downie et al., 2009). Biochars produced from animal litter and solid waste feedstocks exhibit lower surface areas compared to biochars produced from crop residue and wood biomass, even at higher pyrolysis temperatures (Table 2). This may be due to the low C content and high molar H/C and O/C ratios in the latter biomass samples, leading to the formation of extensive cross-linkages (Bourke et al., 2007). Notably, the biochars produced at ⩾700 °C and a low heating rate may possess a lower surface area. This lowering in surface area may be due to the development of deformation, cracking or blockage of micropores in biochars (Liu et al., 2010 and Lian et al., 2011).

3. Biochar as a universal sorbent
Carbonaceous materials have been used for a long time as sorbents for organic and inorganic contaminants in soil and water (Saeed et al., 2005, Salih et al., 2011, Yang et al., 2011 and Ahmad et al., 2012c). Currently, the activated carbon, which is charcoal that has been treated (i.e., activated) with oxygen (in general) to increase microporosity and surface area, is the most commonly used carbonaceous sorbent. The term “activated” is commonly used to describe the enhanced surface area of charcoal upon thermal or chemical treatment. Biochar is quite similar to activated carbon with respect to mutual production via pyrolysis, with medium to high surface areas (Cao et al., 2011). However, unlike activated carbon, biochar is generally not activated or treated (Cao and Harris, 2010 and Ahmad et al., 2012a). Additionally, the biochar contains a non-carbonized fraction that may interact with soil contaminants. Specifically, the extent of O-containing carboxyl, hydroxyl, and phenolic surface functional groups in biochar could effectively bind soil contaminants (Uchimiya et al., 2011b). These multi-functional characteristics of biochar show the potential as a very effective environmental sorbent for organic and inorganic contaminants in soil and water. As discussed earlier, the specific biochar properties are mainly affected by pyrolysis temperature, residence time, and feedstock type, which strongly influence biochar sorption properties towards various contaminants; therefore, the selection of proper biochars producing at different conditions should be critical.

3.1. Remediation of organic contaminants in soil and water
The biochar characteristics similar to activated carbon have attracted researchers for use in the organic contaminant removal in water treatment and soil remediation (Zhang et al., 2013). Table 3 summarizes recent studies on biochar applications for the remediation of organically contaminated soil and water. A greater proportion of these studies focused on remediation of aqueous organic contaminants, whereas only a few studies are applicable to soil (Table 3). The greatest concern of organic contaminants has been focused on pesticides, herbicides, polycyclic aromatic hydrocarbons, dyes, and antibiotics (Qiu et al., 2009, Beesley et al., 2010, Zheng et al., 2010, Teixidó et al., 2011 and Xu et al., 2012). The various mechanisms proposed for the interaction of biochar with organic contaminants are summarized in Fig. 2. Partitioning or adsorption and electrostatic interactions between organic contaminants and biochar are critical for remediation applications and are discussed in detail in the following sections.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เปลี่ยนโครงสร้างสัณฐานวิทยาและพื้นผิวใน biochar จะยังผลมาจากอุณหภูมิการไพโรไลซิ (หลิว et al., 2010 และ Uchimiya et al., 2011a) ทั่วไป พื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น ด้วยการเพิ่มอุณหภูมิไพโรไลซิ อย่างไรก็ตาม ลดพื้นที่ผิวที่ ⩾700 ° C นอกจากนี้ยังได้รับรายงาน (Uchimiya et al., 2011a) ทำลายของ aliphatic alkyl และกลุ่มเอส และสัมผัสแกน lignin หอมผ่านชีวภาพอุณหภูมิสูงอาจจะรับผิดชอบในการเพิ่มพื้นที่ผิว (เฉินและเฉิน 2009) ความสัมพันธ์ในเชิงบวกระหว่าง micropore ปริมาตรและพื้นที่ผิวแนะนำว่า การกระจายขนาดของรูขุมขนเป็นปัจจัยสำคัญของความรับผิดชอบสำหรับเพิ่มพื้นที่ผิวใน biochar (Downie et al., 2009) Biochars ผลิตจากสัตว์แคร่ และวมวลแข็งเสียแสดงพื้นที่พื้นผิวต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ biochars ที่ผลิตจากสารตกค้างพืชและชีวมวลไม้ แม้ที่อุณหภูมิไพโรไลซิสูง (ตารางที่ 2) นี้อาจเป็น เพราะต่ำ C เนื้อหา และสูงสบ H/C และ O/C อัตราส่วนในตัวอย่างชีวมวลหลัง นำไปสู่การก่อตัวของกว้างขวางข้ามลิงค์ (Bourke et al., 2007) ยวด biochars ผลิตที่ ⩾700 ° C และอัตราความร้อนต่ำอาจมีพื้นที่ลดลง นี้ลดลงในพื้นที่อาจเกิดจากการพัฒนาของแมพ ถอด หรืออุดตันของ micropores ใน biochars (หลิว et al., 2010 และเลียน et al., 2011) ได้

3 Biochar เป็นสากลสัมพันธ์
วัสดุ carbonaceous ได้ใช้เป็นเวลานานเป็น sorbents สำหรับสารปนเปื้อนอินทรีย์ และอนินทรีย์ในดินและน้ำ (Saeed et al., 2005 ซอและฮ์ et al., 2011, Yang et al., 2011 และ Ahmad al. et ซี 2012) ในปัจจุบัน แบบคาร์บอน ซึ่งเป็นถ่านที่ได้รับการรักษา (เช่น เรียก) กับออกซิเจน (ในบัญชี) เพิ่ม microporosity และพื้นที่ ที่ใช้บ่อยที่สุด carbonaceous ดูดซับ โดยทั่วไปใช้คำ "เรียกใช้" อธิบายเพิ่มพื้นที่ผิวของถ่านเมื่อรักษาความร้อน หรือสารเคมี Biochar จะค่อนข้างคล้ายกับคาร์บอนกับร่วมกันผลิตทางชีวภาพ กับปานกลางพื้นที่ผิวสูง (Cao et al., 2011) อย่างไรก็ตาม ต่างจากคาร์บอน biochar ไม่โดยทั่วไปมีการเปิดใช้งาน หรือรับการรักษา (Cao และ แฮร์ริส 2010 และ Ahmad et al., 2012a) นอกจากนี้ biochar ประกอบด้วยเศษไม่ใช่ถ่านที่สามารถโต้ตอบกับดินสารปนเปื้อน โดยเฉพาะ ขอบเขตของ O ประกอบด้วย carboxyl ไฮดรอกซิล และกลุ่ม functional ผิวฟีนอใน biochar อาจมีประสิทธิภาพผูกสารปนเปื้อนในดิน (Uchimiya et al., 2011b) ลักษณะเหล่านี้อเนกประสงค์ของ biochar แสดงศักยภาพเป็นมีประสิทธิภาพมากแวดล้อมดูดซับสำหรับสารปนเปื้อนอินทรีย์ และอนินทรีย์ในดินและน้ำ คุณสมบัติเฉพาะ biochar ได้รับผลจากการไพโรไลซิอุณหภูมิ เรสซิเดนซ์ ชนิดเวลา และวัตถุดิบ การขอคุณสมบัติดูด biochar ต่อสารปนเปื้อนต่าง ๆ ส่วนใหญ่ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ดังนั้น หลากหลายเหมาะสม biochars ผลิตในสถานการณ์ต่าง ๆ ควรสำคัญ

3.1 ผู้เชี่ยวชาญของสารปนเปื้อนอินทรีย์ในดินและน้ำ
biochar ลักษณะคล้ายกับคาร์บอนได้ดึงดูดนักวิจัยใช้ในการกำจัดสารปนเปื้อนอินทรีย์ในน้ำ และดินเพื่อ (Zhang et al., 2013) ตาราง 3 สรุป biochar โปรแกรมประยุกต์สำหรับแก้ไขข้อผิดพลาดที่ organically ปนเปื้อนดินและน้ำการศึกษาล่าสุด สัดส่วนที่มากขึ้นของการศึกษาเหล่านี้เน้นการแก้ไขข้อผิดพลาดของสารปนเปื้อนอินทรีย์อควี ในขณะที่การศึกษากี่เท่านั้นจะใช้กับดิน (ตาราง 3) มีการมุ่งความกังวลมากที่สุดของสารปนเปื้อนอินทรีย์ยาฆ่าแมลง สารเคมีกำจัดวัชพืช polycyclic หอมสารไฮโดรคาร์บอน สี และยาปฏิชีวนะ (คู et al., 2009, al. Beesley ร้อยเอ็ด 2010 เจิ้ง et al., 2010, Teixidó et al., 2011 และ Xu et al., 2012) กลไกต่าง ๆ ที่นำเสนอสำหรับการโต้ตอบของ biochar มีอินทรีย์สารปนเปื้อนจะถูกสรุปใน Fig. 2 พาร์ทิชัน หรือการดูดซับ และการโต้ตอบระหว่างสารปนเปื้อนอินทรีย์ biochar สถิตเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานแก้ไขข้อผิดพลาด และจะกล่าวถึงในรายละเอียดในส่วนต่อไปนี้

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สัณฐานวิทยาและพื้นผิวการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างใน biochar ยังได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิไพโรไลซิ (หลิวและคณะ. 2010 และ Uchimiya et al,., 2011a) โดยทั่วไปพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้นกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิไพโรไลซิ แต่ลดลงในบริเวณพื้นผิวที่⩾ 700 ° C ยังได้รับการรายงาน (Uchimiya et al,., 2011a) การล่มสลายของอัลคิลเอสเตอร์และสารประกอบกลุ่มและสัมผัสของแกนลิกนินที่มีกลิ่นหอมที่ผ่านการไพโรไลซิอุณหภูมิที่สูงขึ้นอาจต้องรับผิดชอบในการเพิ่มพื้นที่ผิว (เฉินและเฉิน, 2009) ความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างปริมาณ micropore และพื้นที่ผิวแสดงให้เห็นว่าการกระจายขนาดรูขุมขนเป็นปัจจัยสำคัญที่รับผิดชอบในการเพิ่มขึ้นของพื้นที่ผิวใน biochar (Downie และคณะ. 2009) Biochars ที่ผลิตจากเศษซากพืชสัตว์และวัตถุดิบขยะมูลฝอยแสดงพื้นที่ผิวที่ลดลงเมื่อเทียบกับ biochars ผลิตจากสารตกค้างพืชและชีวมวลไม้แม้ที่อุณหภูมิไพโรไลซิสูงขึ้น (ตารางที่ 2) นี้อาจจะเป็นเพราะเนื้อหา C ต่ำและสูงกราม H / C และ O / C อัตราส่วนในตัวอย่างหลังชีวมวลที่นำไปสู่การก่อตัวของกว้างขวางข้ามเชื่อมโยง (บอร์กเอตอัล. 2007) ยวด biochars ผลิตที่⩾ 700 ° C และอัตราความร้อนต่ำอาจมีพื้นที่ผิวลดลง นี้ลดลงในพื้นที่อาจจะเกิดจากความผิดปกติของการพัฒนาที่แตกหรืออุดตันของ micropores ใน biochars (หลิวและคณะ. 2010 และเหลียนและคณะ. 2011) 3 biochar เป็นสากลดูดซับวัสดุคาร์บอนที่มีการใช้มาเป็นเวลานานเป็นตัวดูดซับสารปนเปื้อนอินทรีย์และอนินทรีในดินและน้ำ (อีดและอัล. ปี 2005 ลีห์และอัล., 2011, ยาง, et al. 2011 และอาห์หมัดและอัล . 2012c) ปัจจุบันคาร์บอนซึ่งเป็นถ่านที่ได้รับการรักษา (เช่นเปิดใช้งาน) กับออกซิเจน (โดยทั่วไป) เพื่อเพิ่ม microporosity และพื้นที่ผิวเป็นตัวดูดซับคาร์บอนที่ใช้กันมากที่สุด คำว่า "งาน" เป็นที่นิยมใช้ในการอธิบายถึงพื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นของถ่านกับการรักษาความร้อนหรือสารเคมี biochar ค่อนข้างคล้ายกับถ่านที่เกี่ยวกับการผลิตร่วมกันผ่านทางไพโรไลซิที่มีขนาดกลางถึงพื้นที่ผิวสูง (Cao et al,. 2011) แต่แตกต่างคาร์บอน biochar โดยทั่วไปจะไม่เปิดใช้งานหรือได้รับการปฏิบัติ (เฉาและแฮร์ริส, 2010 และอาห์หมัดและอัล. 2012a) นอกจากนี้ biochar มีเศษไม่คาร์บอนที่อาจมีปฏิกิริยากับสารปนเปื้อนในดิน โดยเฉพาะขอบเขตของ O-มี carboxyl, มักซ์พลังค์และพื้นผิวการทำงานเป็นกลุ่มฟีนอลใน biochar มีประสิทธิภาพสามารถผูกปนเปื้อนในดิน (Uchimiya et al,., 2011b) ลักษณะเหล่านี้อเนกประสงค์ของ biochar แสดงศักยภาพในฐานะที่เป็นตัวดูดซับด้านสิ่งแวดล้อมที่มีประสิทธิภาพมากสำหรับการปนเปื้อนอินทรีย์และอนินทรีในดินและน้ำ ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้คุณสมบัติ biochar ที่เฉพาะเจาะจงได้รับผลกระทบส่วนใหญ่โดยอุณหภูมิไพโรไลซิเวลาที่อยู่อาศัยและชนิดของวัตถุดิบซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากคุณสมบัติการดูดซับ biochar ต่อสารปนเปื้อนต่างๆ ดังนั้นการเลือกที่เหมาะสม biochars การผลิตในส่วนของเงื่อนไขที่แตกต่างกันควรจะสำคัญ3.1 การฟื้นฟูการปนเปื้อนของสารอินทรีย์ในดินและน้ำbiochar ลักษณะคล้ายกับถ่านกัมมันได้ดึงดูดนักวิจัยเพื่อใช้ในการกำจัดสารปนเปื้อนอินทรีย์ในการบำบัดน้ำและการฟื้นฟูดิน (Zhang et al,. 2013) ตารางที่ 3 สรุปการศึกษาล่าสุดในการใช้งาน biochar การฟื้นฟูดินที่ปนเปื้อนอินทรีย์และน้ำ สัดส่วนมากขึ้นของการศึกษาเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่การฟื้นฟูการปนเปื้อนของสารอินทรีย์ในน้ำในขณะที่การศึกษาเพียงไม่กี่ใช้กับดิน (ตารางที่ 3) ความกังวลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของสารปนเปื้อนอินทรีย์ที่ได้รับการมุ่งเน้นไปที่สารกำจัดศัตรูพืชสารเคมีกำจัดวัชพืชไฮโดรคาร์บอน, สี, และยาปฏิชีวนะ (Qiu et al,., 2009, และอัลบีสลีย์., 2010, เจิ้งเหอและคณะ. 2010, Teixido และคณะ. 2011 และ Xu และคณะ. 2012) กลไกต่าง ๆ ที่นำเสนอสำหรับการปฏิสัมพันธ์ของ biochar ด้วยสารปนเปื้อนอินทรีย์ที่ได้สรุปไว้ในรูปที่ 2. แบ่งพาร์ทิชันหรือการดูดซับและปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตระหว่างสารปนเปื้อนอินทรีย์และ biochar มีความสำคัญสำหรับการใช้งานการฟื้นฟูและมีการหารือในรายละเอียดในส่วนต่อไป

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ลักษณะพื้นผิวและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในไบโอชาร์ยังได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิไพโรไลซิส ( Liu et al . , 2010 และ uchimiya et al . , 2011a ) โดยทั่วไป พื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิไพโรไลซีส อย่างไรก็ตาม การลดลงของพื้นที่ผิวที่⩾ 700 องศา C ยังได้รับรายงาน ( uchimiya et al . , 2011a ) การทำลายของอะลิฟาติกและกลุ่มอัลคิลเอสเทอร์ ,และการเปิดรับของแกนน้ำหอมผ่านแยกอุณหภูมิที่สูงอาจจะรับผิดชอบในการเพิ่มพื้นที่ผิว ( เฉิน และ เฉิน , 2009 ) ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรและพื้นที่ผิว micropore บ่งบอกว่าขนาดรูพรุนกระจายปัจจัยสําคัญที่รับผิดชอบเพิ่มพื้นที่ผิวในไบโอชาร์ ( ดาวนี่ et al . , 2009 )biochars ผลิตจากซากพืชและสัตว์ที่เป็นของแข็งวัตถุดิบของเสียมีพื้นที่ผิวลดลงเมื่อเทียบกับ biochars ผลิตจากกากพืชและไม้ชีวมวล ที่อุณหภูมิสูงกว่าไพโรไลซิส ( ตารางที่ 2 ) นี้อาจจะเนื่องจากเนื้อหาสูงต่ำ C และฟันกราม H / C และ O / C อัตราส่วนในตัวอย่าง 3 หลัง ที่นำไปสู่การพัฒนาของการเชื่อมโยงข้ามกว้างขวาง ( Bourke et al . , 2007 ) โดยเฉพาะการ biochars ผลิตที่⩾ 700 องศา C และอัตราความร้อนต่ำอาจมีพื้นที่ผิวลดลง นี้ลดพื้นที่ผิวอาจจะเนื่องจากการพัฒนาการแตกหรืออุดตัน micropores ใน biochars ( Liu et al . , 2010 และเหลียน et al . , 2011 ) .

3 ไบโอชาร์เป็น
ดูดซับสากลวัสดุที่ประกอบด้วยคาร์บอน มีใช้มานานเป็นในสำหรับอินทรีย์ และอนินทรีย์ปนเปื้อนในดินและน้ำ ( Saeed et al . , 2005 , ซอและฮ์ et al . , 2011 , ยาง et al . , 2011 และอาหมัด et al . , 2012c ) ในปัจจุบัน ถ่านกัมมันต์ ซึ่งเป็นถ่านที่ได้รับการรักษา ( คือใช้งาน ) กับออกซิเจน ( ทั่วไป ) เพื่อเพิ่ม microporosity และพื้นที่ผิวมีการใช้กันมากที่สุดที่ประกอบด้วยคาร์บอนดูดซับ . คำว่า " เปิด " เป็นที่นิยมใช้เพื่ออธิบายเพิ่มพื้นที่ผิวของถ่านเมื่อความร้อนหรือสารเคมี ไบโอชาร์ค่อนข้างคล้ายกับการผลิตถ่านกัมมันต์ด้วยความเคารพซึ่งกันและกัน ผ่านแยกที่มีพื้นที่ผิวสูงปานกลาง ( เคา et al . , 2011 ) แต่แตกต่างจากคาร์บอนไบโอชาร์โดยทั่วไปไม่ได้ใช้งาน หรือปฏิบัติ ( CaO และแฮร์ริส , 2010 และอาหมัด et al . , 2012a ) นอกจากนี้ มีถ่านไบโอชาร์ไม่อาจโต้ตอบกับเศษส่วนที่ปนเปื้อนในดิน โดยเฉพาะ ขอบเขตของ o-containing คาร์บอกซิล ( ฟีนอล , และพื้นผิวการทำงานในกลุ่มไบโอชาร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพสามารถผูกสารปนเปื้อนในดิน ( uchimiya et al . , 2011b )นี้อเนกประสงค์ลักษณะไบโอชาร์โชว์ศักยภาพเป็นสิ่งแวดล้อมที่มีประสิทธิภาพมากสำหรับการดูดซับสารอินทรีย์และอนินทรีย์ปนเปื้อนในดินและน้ำ ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ , คุณสมบัติเฉพาะไบโอชาร์ส่วนใหญ่จะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ ค่าระยะเวลาและประเภทของวัตถุดิบ ซึ่งอิทธิพลอย่างยิ่งต่อการดูดซับสารปนเปื้อนต่าง ๆคุณสมบัติไบโอชาร์ต่อ ดังนั้นการเลือกที่เหมาะสม biochars ผลิตในเงื่อนไขที่แตกต่างกันควรจะวิจารณ์

1 . การปนเปื้อนของสารอินทรีย์ในดินและน้ำ
ไบโอชาร์ลักษณะคล้ายกับถ่านกัมมันต์ได้ดึงดูดนักวิจัยเพื่อใช้ในการกำจัดสารปนเปื้อนอินทรีย์ในน้ำและดิน ฟื้นฟู ( Zhang et al . , 2013 )ตารางที่ 3 สรุปการศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับการใช้งานไบโอชาร์สำหรับการฟื้นฟูอินทรีย์ปนเปื้อนในดินและน้ำ สัดส่วนที่มากขึ้นของการศึกษาเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่การฟื้นฟูของสารปนเปื้อนอินทรีย์สารละลาย และเพียงไม่กี่การศึกษาใช้กับดิน ( ตารางที่ 3 ) ปัญหาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของสารปนเปื้อนอินทรีย์ได้รับเน้นยาฆ่าแมลง สารกำจัดวัชพืชโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน สีย้อม ยาปฏิชีวนะ ( Qiu et al . , 2009 , บิสลีย์ et al . , 2010 , เจิ้ง et al . , 2010 , teixid ó et al . , 2011 และ Xu et al . , 2012 ) กลไกต่าง ๆที่เสนอสำหรับการปฏิสัมพันธ์ของไบโอชาร์ที่มีสารปนเปื้อนอินทรีย์ที่สรุปไว้ในรูปที่ 2แบ่งพาร์ทิชันหรือการดูดซับและปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตระหว่างสารปนเปื้อนอินทรีย์และไบโอชาร์เป็นสำคัญสำหรับการประยุกต์ใช้และจะกล่าวถึงในรายละเอียดในส่วนต่อไปนี้