不同原料生物炭對水土環(huán)境修復的研究.pdf

1、近年來，隨著污水處理的普及，污泥產(chǎn)量劇增;同時隨著發(fā)酵床養(yǎng)殖技術的應用與推廣產(chǎn)生了大量的廢棄墊料，如何發(fā)揮這些廢棄物的內在價值，將其變廢為寶已成為當前研究的熱點。熱解能夠將有毒有害成分高效降解和穩(wěn)定化，是目前較有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N生物質廢棄物的處置方式。生物炭(biochar)是由廢棄生物質在厭氧或限氧環(huán)境下，熱解得到的一類穩(wěn)定的、高度芳香化的多孔狀富碳固型材料。由于生物炭含有豐富的表面含氧官能團、發(fā)達的孔隙結構及豐富的元素組成，其在固碳、

2、溫室氣體減排、土壤改良和作物增產(chǎn)等多個方面具有良好的應用前景并受到廣泛關注。本文以生活污泥和廢棄墊料為原料，在不同溫度的氮氣保護無氧氣氛下熱解制備生物炭（記為W500、W600、W700和D500、D600、D700，其中W代表污泥，D代表墊料，所跟數(shù)字代表炭化溫度），利用元素分析儀、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)、BET比表面積儀、傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)等方法分析其元素組成、表面形貌及其比表面積，分析了熱解溫度對生物炭特性

3、的影響;采用批量吸附實驗研究了吸附時間和溶液平衡濃度對生物炭吸附水溶液中Pb2+的效果;采用土壤培養(yǎng)實驗通過BCR分級提取方法研究生物炭對污染土壤中重金屬形態(tài)和微量元素形態(tài)變化影響;并采用盆栽實驗研究生物炭對植株生物量和地上部重金屬含量累積的影響，結合生物炭特性，分析Pb、Cd化學形態(tài)隨時間的變化規(guī)律，揭示生物炭對土壤改良的效應，以期為生物炭修復污染土壤提供理論支持。主要結論如下:
　?。?)隨著制備溫度的升高，原料結構都被逐步破

4、壞，污泥與墊料生物炭的產(chǎn)率逐漸下降，pH值和灰分含量逐漸升高，含氧官能團含量減少，CH2C=C、C=O等基團逐漸減少。
　　(2)兩類生物炭對Pb2+的吸附均在24h后可達到表觀平衡。生物炭對Pb2+的吸附能力高低次序為:D500＞D600＞D700＞W(wǎng)600＞W(wǎng)700＞W(wǎng)500，其中吸附能力最佳的D500對Pb2+的飽和吸附量為97.96mg·g-1。生物炭對Pb2+的吸附過程更符合準二級動力學模型，其中W600和W700對Pb

5、2+的吸附可用Freundlich等溫方程較好的擬合，而W500和墊料生物炭則更符合Langmuir模型。
　　(3)添加生物炭后，污染土壤pH值不同程度地升高，并且隨平衡時間的延長而顯著升高。生物炭對重金屬都有很好的固定效果，且對Pb的固定效果優(yōu)于Cd。同時，Pb在復合污染中的固定效果優(yōu)于單一污染，而Cd的固定效果與此相反。
　　(4)添加生物炭能提高蘇州青地上部的生物量，并降低植株內Pb、Cd含量，與W600相比D500