Name: Physikalische, chemische und biologische Charakterisierung von Six Biokohlen Produziert für die Sanierung von Altlasten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-28T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Erfahren Sie die physikalische, chemische und biologische Charakterisierung von Biokohle für die Sanierung kontaminierter Böden. Diese standardisierten Methoden ermöglichen eine zuverlässige Bewertung der Eignung als nachhaltiger Bodenzusatzstoff.

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Diese Arbeit wurde von der Federal Economic Development Agency (FedDev) der kanadischen Regierung für angewandte Forschung und Kommerzialisierung an der Queen's University (Dr. Allison Rutter und Dr. Darko Matovic) finanziert. Herzlichen Dank an Burt's Greenhouses (Odessa, ON) für die Bereitstellung der Pflanzenkohle. Besonderer Dank geht an Yuxing Cui von der CBRN-Schutzgruppe am RMC und die Mitarbeiter der ASU und des Zeeb Lab für ihre anhaltende Unterstützung.

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Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Alle der in dem Protokoll angegebenen Verfahren wurden sorgfältig geprüft und extensiv für Böden verwendet. Da Biochar Charakterisierung steckt noch in den Kinderschuhen, die Wirksamkeit dieser Methoden für die kohlenstoffreiche Substrat war weitgehend unbekannt. Daher, obwohl diese Methoden selbst sind nicht neu, ist ihre Anwendung auf routinemäßig charakterisieren Biokohle. In Bezug auf die Qualitätssicherung / Qualitätskontrolle, gab es keine Probleme unter eines der Verfahren in Bezug auf die freien Räume unterhalb ...

Pflanzenkohle ist ein kohlenstoffreiches Nebenprodukt bei der Pyrolyse von organischem Material 1 hergestellt. Das Interesse, sowohl öffentlich als auch akademisch, in Hinzufügen Biokohle auf Böden, beruht auf seiner Fähigkeit, Bodenqualität und das Pflanzenwachstum 2, 3 zu verbessern, nachhaltig zu maskieren Kohlenstoff 4 und sorb schädlichen Verunreinigungen 2, 3, 5-7 und gleichzeitig bietet Alternativen für die Abfall Management und Energieproduktion durch Pyrolyse. Biokohlen werden von zahlreichen Unternehmen und Organisationen weltweit über verschiedene Pyrolyse-Systeme produziert. Für Biokohle Produktion verwendeten Materialien umfassen (sind aber nicht beschränkt auf) Hackschnitzel, Viehdung und Bauabfälle 1. Diese Unterschiede dürften physikalischen und chemischen Eigenschaften der Biokohlen &quot;ändern und damit ihre Fähigkeit, Substrate zu verbessern, fördern die Langzeitstabilität und erhöhen Sorption Fähigkeiten. Darüber hinaus während der Pyrolyse der Biokohle may ungewollt mit Metallen, PAK und PCB infolge verunreinigter Rohstoffe oder unangemessene Pyrolysebedingungen kontaminiert. Deshalb wird vor der Biokohle kann in großem Umfang in die Umwelt als Bodenverbesserer eingesetzt werden, eine sorgfältige Charakterisierung der Biokohle für Verunreinigungen, die spezifische Oberfläche, Kationenaustauschkapazität, Regenwurm Vermeidung und Keimen und anderen von der Internationalen Biokohle-Initiative vorgeschlagen (IBI) durchgeführt werden müssen. Im Jahr 2013, das erste standardisierte Produktdefinition und Produktprüfung Richtlinien für die Biokohle, die Standards für Biokohle physikalischen und chemischen Eigenschaften setzt, wurde veröffentlicht und öffentlich zugänglich gemacht. Forschung hat gezeigt, dass bei einem kommerziellen Gewächshaus in Odessa hergestellt Biokohle gezeigt, ON, Kanada hat die Fähigkeit, das Pflanzenwachstum deutlich zu verbessern in stark degradierten Böden und sorb persistente organische Schadstoffe (POPs) wie PCB 2, 3. Ist diese Biokohle aus drei produziertverschiedene Ausgangsmaterialien (dh organische Materie Quellen) über eine Kesselanlage in dem die erzeugte Wärme wird verwendet, um ihren Ausstoß Betrieb im Winter zu erwärmen. Diese Studie liefert Charakterisierungsdaten für die Produktion von Biokohle in einem Biomassekessel relevant, und die Verwendung von Biokohle als Bodenverbesserung. Das Ziel dieser Studie ist es, gründlich zu charakterisieren die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften von sechs Biokohlen nach den Normen von der IBI in ihrer Standardisierte Produktdefinition und Produktprüfung Richtlinien (Version 1.1) (2013) festgelegt. Diese Eigenschaften verknüpft werden, soweit möglich, auf die Leistung jedes Biokohle als landwirtschaftliche Änderungen und ihre Fähigkeit, Verunreinigungen zu sorbieren.

<table><tbody><tr><td>Biokohle</td><td>Burt's Gewächshäuser</td><td></td><td>Alle sechs Pflanzenkohle wurden in Burt's Greenhouses über das BlueFlame Boiler System</td></tr><tr><td>NaOAc</td><td>Fisher Scientific</td><td>E124-4</td><td>Gelöst von 136,08 g NaOAC.3H2O in 750 ml destilliertem, deionisiertem Wasser (DDI-Wasser)</td></tr><tr><td>Essigsäure</td><td>Fisher Scientific</td><td>A38-212</td><td></td></tr><tr><td>Natrium Hydroxid</td><td>Fisher Scientific</td><td>SS284-1</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Fisher Scientific</td><td>A416P4</td><td>80% IPA: 800 ml IPA mit 200 ml DDI Wasser.</td></tr><tr><td>NH4Cl</td><td>Fisher Scientific</td><td>A649500</td><td>Lösen von 5,35 g NH4Cl in 1 L DDI-Wasser.</td></tr><tr><td>Alu-Trockenwanne</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-732-110</td><td></td></tr><tr><td>Trockenschrank</td><td>Fisher Scientific</td><td>508N0024</td><td>200 &deg; C für 2 Std.</td></tr><tr><td>Exsikkator</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-595A</td><td></td></tr><tr><td>Balance</td><td>Mettler</td><td>1113032410</td><td></td></tr><tr><td>Sättigungslösung</td><td>Fisher Scientific</td><td>06-664-25</td><td></td></tr><tr><td>Vortex</td><td>Barnstead/Thermolyne</td><td>871000536389&nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>International Equipment Company</td><td>24372808</td><td>3.000 x g für 5 min.</td></tr><tr><td>Spüllösung</td><td>Fisher Scientific (Ricca Chemistry Company)</td><td>06-664-24</td><td></td></tr><tr><td>Leitfähigkeitsmessgerät</td><td>WESCAN</td><td>88298</td><td></td></tr><tr><td>Ersetzt Lösung</td><td>Fisher Scientific</td><td>06-664-24</td><td></td></tr><tr><td>ICP-AES</td><td>Varian</td><td>EL00053841</td><td></td></tr><tr><td>ASAP 2000 Oberflächenanalysator&nbsp;</td><td>Cavlon</td><td>885</td><td>Entgasung bei 120°; C für mindestens 2 Std.</td></tr><tr><td>Muffelofen</td><td>Fisher Scientific</td><td>806N0024</td><td>Hitze für 16 Stunden Abdecken bei 420 °C.</td></tr><tr><td>pH-Messgerät</td><td>Fisher Scientific</td><td>1230185263</td><td></td></tr><tr><td>Sieb</td><td>Fisher Scientific</td><td>2288926</td><td>4,7 mm Sieb oben.</td></tr><tr><td>Sieb Skaker</td><td>Meinzer II</td><td>0414-02</td><td>10 Min. schütteln.</td></tr><tr><td>Natriumsulfat</td><td>VWR</td><td>EM-SX0761-5</td><td></td></tr><tr><td>Ottawa Sand</td><td>Fisher Scientific</td><td>S23-3</td><td></td></tr><tr><td>Soxhlet Gerät Fisher</td><td>Scientific (Pyrex)</td><td>09-557A</td><td>4&nbsp; hr um 4&ndash; 6&nbsp; Zyklen/Std.</td></tr><tr><td>DCBP</td><td>Suprlco Analytical</td><td>48318&nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Dichlormethan</td><td>Sigma Aldrich</td><td>40042-40855-U</td><td></td></tr><tr><td>6890 Plus Gaschromatograph Micro 63 Ni ECD</td><td>Agilent</td><td>US00034778</td><td></td></tr><tr><td>Helium</td><td>AlphaGaz</td><td>SPG-NIT1AL50SMART</td><td></td></tr><tr><td>Stickstoff</td><td>AlphaGaz</td><td>SPG-HEL1AL50SMART</td><td></td></tr><tr><td>Mortor und Stößel</td><td>Fisher Scientific (CoorsTeh)</td><td>12-948G</td><td></td></tr><tr><td>Salpetersäure</td><td>Fisher Scientific</td><td>351288212</td><td></td></tr><tr><td>Nr. 40 Filterpapier</td><td>Fisher Scientific (Whatman)</td><td>09-845A</td><td></td></tr><tr><td>Quarz/Nickel Wägeschiffchen</td><td>Fisher Scientific</td><td>11-474-210</td><td></td></tr><tr><td>DMA-80</td><td>ATS Scientific</td><td>5090264</td><td></td></tr><tr><td>98&#8211; 99% Ameisensäure</td><td>Sigma Aldrich</td><td>33015-1L</td>, <td>1 L volumetrisch gefüllt auf 750 ml mit DDI-Wasser, fügen Sie 20 ml Ameisensäure hinzu und füllen Sie das Volumen mit DDI-Wasser.</td></tr><tr><td>Ultraschallgerät</td><td>Fisher Sientific</td><td>15338284</td><td></td></tr><tr><td>Rotationsschüttler</td><td>New Brunswick Scientific (Innova 2100)</td><td>14-278-108</td><td>1 Std. bei 200 U/min.</td></tr><tr><td>Nr. 42 Filterpapier</td><td>Fisher Scientific (Whatman)</td><td>09-855A</td><td></td></tr><tr><td>WhirlPacks</td><td>Fisher Scientific</td><td>R55048</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumdihydrogen-Orthophospahte</td><td>Fisher Scientific</td><td>181525</td><td></td></tr><tr><td>2 M KCl</td><td>Fisher Scientific</td><td>P282100</td><td></td></tr><tr><td>Kunststofffläschchen</td><td>Fisher Scientific</td><td>03-337-20</td><td></td></tr><tr><td>Ammoniumchlorid</td><td>Fisher Scientific</td><td>PX05115</td><td>Auf Raumtemperatur erwärmen lassen</td></tr><tr><td>Farbreagenz</td><td>Fisher Scientific</td><td>361028260</td><td>Auf Raumtemperatur erwärmen lassen</td></tr><tr><td>Kolorimeter</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-642-400</td><td>Schalten Sie die Lampe ein, um sie aufwärmen zu lassen und 5 Minuten lang laufen zu lassen.</td></tr><tr><td>ASEAL Auto Analyzer 2</td><td>SEAL</td><td>4723A12068</td><td></td></tr><tr><td>Flüssiges Phenol</td><td>Fisher Scientific</td><td>MPX05115</td><td>Alkalisches Phenol: Messen Sie 87 ml verflüssigtes Phenol in 1-L volumetrisch gefülltes 2/3 mit DDI-Wasser. 34 g NaOH zugeben und mit DDI-Wasser auf Volumen auffüllen.</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Fisher Scientific</td><td>S318-3</td><td></td></tr><tr>Hypochloritlösung für<td>gewerbliche Bleiche</td><td>im Einzelhandel</td><td></td><td>: Messen Sie mit einem 100-ml-Messzylinder 31,5 ml handelsübliches Bleichmittel und füllen Sie es auf 100 ml mit DDI-Wasser.</td></tr><tr><td>NaOH Pellets</td><td>Fisher Scientific</td><td>S320-1</td><td></td></tr><tr><td>Dinatrium EDTA</td><td>Sigma Aldrich</td><td>E5124</td><td></td></tr><tr><td>Natriumhydrchlorit</td><td>Fisher Scientific</td><td>SS290-1</td><td></td></tr><tr><td>Triton (10%)</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP151-100</td><td></td></tr><tr><td>Natriumnitroprussid</td><td>Fisher Scientific</td><td>S350-100</td><td></td></tr><tr><td>Ammoniumsalze</td><td>Fisher Scientific</td><td>A637-10</td><td></td></tr><tr><td>Phenoxid</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC388611000</td><td></td></tr><tr><td>Eisenia Fetida</td><td>The Worm Factory</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Spaten</td><td>Einzelhandelsgeschäft</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eimer</td><td>Einzelhandelsgeschäft Einzelhandelsgeschäft</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Blumenerde</td><td>Einzelhandelsgeschäft</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vermeidung Rad</td><td>Umwelt Kanada</td><td></td><td>Konstruiert nach einem modifizierten Design von Environment Canada" s Akuter Vermeidungstest.</td></tr><tr><td>Alufolie</td><td>Fisher Scientific</td><td>01-213-100</td><td></td></tr><tr><td>Petrischalen</td><td>Fisher Scientific</td><td>08-757-11</td><td>mit einem Durchmesser von 8,5 cm.</td></tr><tr><td>Pumpkin Seeds</td><td>Ontario Seed Company (OSC)</td><td>2055</td><td></td></tr><tr><td>Alfalpha Seeds</td><td>Ontario Seed Company (OSC)</td><td>6675</td><td></td></tr><tr><td>Zentrifugenröhrchen (30 ml)</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>22-038-906</td><td></td></tr><tr><td>Becher (50&nbsp; ml)</td><td>Fisher Scientific (Pyrex)</td><td>02-540G</td><td>Ofentrocken bei 105 &#176;C.</td></tr><tr><td>Becher (30&nbsp; ml)</td><td>Fisher Scientific (Pyrex)</td><td>20-540C</td><td></td></tr><tr><td>Erlenmeyerkolben (125&nbsp; ml)</td><td>Fisher Scientific (Pyrex)</td><td>S76106C</td><td></td></tr><tr><td>Messkolben (100&nbsp; ml)</td><td>Fisher Scientific (Pyrex)</td><td>10-211C</td><td></td></tr><tr><td>Ästuarsediment</td><td>Nationales Institut für Standards</td><td>1546A</td><td>Standardreferenzmaterial</td></tr><tr><td>Bleichmittel</td><td>Clorox Ultra (5&#8211; 10% Natriumhypochlorit)</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

physikalische, chemische und biologische charakterisierung von six biokohlen produziert für die sanierung von altlasten

Physical, Chemical and Biological Characterization of Six Biochars Produced for the Remediation of Contaminated Sites

Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Biokohle variieren je nach Rohstoffquellen und Produktionsbedingungen, die es ermöglichen, Biokohlen mit spezifischen Funktionen (zB Kohlenstoffbindung, die Bodenqualität verbessern, oder Verunreinigung Sorption) konstruieren. Im Jahr 2013 die Internationale Biokohle-Initiative (IBI) öffentlich zugänglich gemacht ihre Standardisierte Produktdefinition und Produktprüfung Richtlinien (Version 1.1), die Standards für die physikalische und chemische Eigenschaften für Biokohle gesetzt. Sechs Biokohlen aus drei verschiedenen Einsatzstoffe und bei zwei Temperaturen vorgenommen wurden über die Merkmale für die Verwendung als Bodenverbesserung untersucht wurden. Das Protokoll beschreibt Analysen der Ausgangsmaterialien und Biokohlen und umfasst: Kationenaustauschkapazität (CEC), spezifische Oberfläche (SSA), organische Kohlenstoff (OC) und Feuchtigkeitsgehalt, pH, Korngrößenverteilung und in der Nähe und die Elementaranalyse. Ebenfalls beschrieben in dem Protokoll sind die Analysen der Einsatzstoffe und biochars für Verunreinigungen, einschließlich polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK), polychlorierte Biphenyle (PCBs), Metalle und Quecksilber sowie Nährstoffe (Phosphor, Nitrit und Nitrat und Ammonium als Stickstoff). Das Protokoll enthält auch die biologischen Testverfahren, Regenwurm Vermeidung und Keimung Assays. Auf der Grundlage der Qualitätssicherung / Qualitätskontrolle (QA / QC) Ergebnisse der Leer-, Doppel- Standards und Referenzmaterialien wurden alle Methoden ausreichend für die Verwendung mit Biokohle und Ausgangsmaterialien bestimmt. Alle Biokohlen und Rohstoffe waren auch innerhalb des Kriteriums durch die IBI eingestellt und es gab kleine Unterschiede zwischen Biokohlen, außer im Falle der von Bauschutt Materialien hergestellt Biokohle. Diese Biokohle (als Old Biokohle genannt) war entschlossen, erhöhte Werte von Arsen, Chrom, Kupfer und Blei haben, und scheiterte die Regenwurm Vermeidung und Keimung Assays. Basierend auf diesen Ergebnissen, würde Old Biokohle nicht für den Einsatz als Bodenverbesserung für Kohlenstoff s geeignetequestration, Substrat Qualitätsverbesserungen oder Sanierung.

Eine Zusammenfassung der Ergebnisse auch im Vergleich zu den von der IBI 13 festgelegten Kriterien können in den Tabellen 1 (Zusammenfassung), 2 (Neue, High, Low, Third Feedstock und Hoch 2 Biokohlen) und 3 (Alt Biokohle) gefunden werden. Alle Biokohlen und Rohstoffe in 2012 und 2013 (Tabelle 2) verwendet wurden, waren auch im Kriterium der IBI eingestellt und es gab kleine Unterschiede zwischen Biokohlen. Alt Biokohle (Tabelle 3),</s...

Biokohle ist ein als Bodenverbesserung mit der Fähigkeit, nachhaltig zu maskieren Kohlenstoff, verbessern Substratqualität und sorb Verunreinigungen verwendet kohlenstoffreichen Materials. Dieses Protokoll beschreibt die 17 Analyseverfahren zur Charakterisierung von Biokohle, die erforderlich ist, bevor Groß Umsetzung dieser Änderungen in der Umwelt verwendet.

Physikalische, chemische und biologische Charakterisierung von Six Biokohlen Produziert für die Sanierung von Altlasten

The physical and chemical properties of biochar vary based on feedstock sources and production conditions, making it possible to engineer biochars with ...

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist es, die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften von sechs Pflanzenkohle zu charakterisieren, die als Bodenverbesserungsmittel für die Sanierung kontaminierter Standorte in Bezug auf die grundlegenden Nutzeigenschaften der Pflanzenkohle, den Prozentsatz der Feuchtigkeit und der organischen Substanz verwendet werden sollen. Die Proximat- und Ultimate-Analyse, der pH-Wert und die Partikelgrößenverteilung werden bestimmt. Die Analyse der Giftstoffberichterstattung umfasst Tests auf Samenkeimung und Regenwurmvermeidung sowie Schadstofftests auf polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Polychlor, Biofenchel und Metalle, einschließlich Quecksilber in Pflanzenkohle, erweiterte Analysen und Bodenverbesserungseigenschaften.Die Biokohle wird auf Nährstoffe wie Ammoniak, Nitrat, Nitrit und Phosphor sowie auf ihre Fähigkeit, Verunreinigungen zu absorbieren oder zu immobilisieren, getestet, indem ihre spezifische Oberfläche und Kationenaustauschkapazität bewertet wird. Die Ergebnisse dieser Methoden beschreiben die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften von Pflanzenkohle und bestimmen, ob sie als Boden

physical-chemical-biological-characterization-six-biochars-produced

Research

Forschung

JoVE Journal

Environment

Umwelt

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Physikalische, chemische und biologische Charakterisierung von Six Biokohlen Produziert für die Sanierung von Altlasten

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