不同水分培養(yǎng)后生物質炭表層特性及對磷吸附-解吸特征.pdf

1、本文以蘆葦制成的生物炭為研究對象，通過將生物質炭與十五里河河口濕地土壤進行網隔室內模擬培養(yǎng)，三種水分處理為淹水、干濕交替和75％田間持水量，獲得不同培養(yǎng)周期下的生物質炭（制備溫度：600℃和350℃，洗滌條件：洗滌和未洗滌，分兩個周期和三種水分處理，共76個樣品），運用SEM-EDS和紅外測定等現代分析技術，分析揭示了不同水分條件培養(yǎng)下生物炭表層形貌、化學組成及官能團等化學性質的變化規(guī)律，同時對培養(yǎng)后生物炭進行磷素吸附-解吸實驗，探討了

2、生物炭表層特性變化和磷的吸附-解吸動力學特性。
　　本研究主要內容包括：⑴不同熱解溫度的生物質炭經不同水分培養(yǎng)后，生物質炭表層的元素組成和官能團變化為：不同熱解溫度的生物質炭均有C和O的含量所占比重最大，在不同水分條件培養(yǎng)后，元素Mg、Al、Si、P、K、Ca和Fe含量逐漸增加，且溫度越高，C和O含量比重則反而越小，反之則相反。Mg、Al、Si、P、K、Ca和F e含量比重均在增加，尤其Al、Si和Fe的含量增加較快。未經水分培養(yǎng)

3、的生物質炭存在芳香環(huán)（C=C,C=O）結構和醚C-O-C基團，不同水分培養(yǎng)后的生物質炭均存在雙鍵和芳環(huán)C=C，醚C-O-C官能團，胺（－NH2和－NH－)和羥基（-OH）和腈類的碳氮三鍵。不同溫度和不同洗滌對生物質炭的官能團變化影響趨勢不明顯。⑵不同處理生物質炭（600-S、600-WS、350-WS和350-S）對磷的吸附解吸特性的分析結果為：4種不同處理的生物質炭的吸附量的變化較明顯，均隨著磷溶液平衡濃度的增加而增大，其中600-W

4、S的等溫吸附曲線較陡，呈急速上升的趨勢，而350-WS、350-S和350-WS的等溫曲線較緩慢?？傮w上，不同處理的生物質炭對磷的吸附量表現為：600-WS>600-S>350-S>350-WS。用Langmuir方程和Freundlich方程進行擬合顯示：Langmuir方程擬合的相關系數成極顯著，能更好的描述本實驗生物質炭對磷的吸附過程，其擬合參數顯示，600℃的K值，XM和MBC均高于350℃的各個擬合參數，表明600℃的生物質炭

5、的吸附性能高于350℃的生物質炭，但同一溫度不同洗滌條件下吸附參數變化規(guī)律不明顯。不同處理生物質炭的解吸量均隨磷溶液平衡濃度的增加而增大，不同處理生物質炭解吸率均隨磷溶液平衡濃度增加而逐漸下降。平均解吸率表現為600-S>600-WS>350-S>350-WS。⑶4種不同處理的生物質炭在經過淹水、干濕交替和75%田間持水量培養(yǎng)120天后，對磷的等溫吸附解吸特征變化表現為：淹水、干濕交替和75%田間持水量培養(yǎng)后的生物質炭的吸附量均隨磷平衡

6、濃度的增加而增大，且淹水的吸附量遠遠大于75%田間持水量和干濕交替的吸附量。其中在淹水條件下，600℃的吸附量高于350℃，其他兩個水分培養(yǎng)后生物質炭的吸附量在不同溫度和不同洗滌方式下的規(guī)律性不明顯。用Langmuir和Freundlich方程對三種水分培養(yǎng)后的生物質炭進行擬合發(fā)現，兩個方程對淹水培養(yǎng)的生物質炭均能很好地描述，而干濕交替和75%田間持水量用Freundlich方程擬合的效果較好。淹水培養(yǎng)的K值，MBC和Xm也均高于干濕交

7、替和75%田間持水量，說明淹水條件有利于生物質炭對磷的吸附性能的提高。三種水分處理的解吸量均隨磷平衡濃度的增加而逐漸增大，但解吸率均隨磷溶液平衡濃度的增加而呈下降趨勢。⑷培養(yǎng)240天后的生物質炭的吸附解吸特性表現為：淹水、干濕交替和75%田間持水量培養(yǎng)后的生物質炭的吸附量均隨磷平衡濃度的增加而增大，且淹水的吸附量遠遠大于75%田間持水量和干濕交替的吸附量，其中干濕交替培養(yǎng)后600℃的吸附量高于350℃，75%田間持水量培養(yǎng)后350℃高于

8、600℃，淹水培養(yǎng)的不同溫度和不同洗滌處理的生物質炭的變化規(guī)律不明顯。三種水分培養(yǎng)后Langmuir和Freundich方程均能很好地描述12種不同處理的生物質炭對磷的等溫吸附過程。干濕交替和75%田間持水量各個擬合參數的變化趨勢相同，均有350℃的吸附性能高于600℃，洗滌的吸附性能高于未洗滌的。淹水培養(yǎng)的等溫擬合參數變化規(guī)律不明顯，但淹水的各個擬合參數均高于干濕交替和75%田間持水量的擬合參數。三種不同水分處理后的生物質炭解吸量均有

9、隨添加磷濃度的增大而增大，解吸率隨添加磷濃度的增加而減少。淹水的解吸量和解吸率均高于干濕交替和75%田間持水量。⑸培養(yǎng)120天和240天后生物質炭對磷的吸附解吸特征變化較大，吸附量淹水培養(yǎng)后240天后比培養(yǎng)120天后均有所增加，75%田間持水量的均有所減少，干濕交替350-S-J和350-WS-J有所減少。Langmuir和Freundich方程的擬合參數除飽和吸附量外，各個擬合參數培養(yǎng)240天比120天均有所提高，解吸量和解吸率都有一