生物炭鳌合不同生物有机材料对重金属钝化效果的研究

发布时间：2020-06-26 16:47

【摘要】：重金属在土壤和水污染中的污染已成为全球范围内的一个严重问题,在所有的有毒重金属污染物中,7%的土壤被重金属镉污染,严重威胁植物生长和人体健康。研究表明,通过土壤改良可以有效的除去有毒重金属,从而改善土壤理化性质。通过高温和缺氧生成的生物炭可以作为吸附剂,因其富含官能团、孔隙度高、比表面积大等特点可用于污染土壤的修复。本研究研究了生物炭(小麦和稻壳生物炭)和凹凸棒吸附和去除水溶液中镉离子(Cd~(2+))的创新性观点和对比度的影响。探索了影响吸附容量的重要参数:pH、初始浓度、吸附剂投加量及吸附时间。吸附机理用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等测试,揭示了小麦秸秆炭(WSB)对土壤中对Cd~(2+)和Pb的固定化作用。结果如下:1.WSB具有多孔结构、高比表面积(4.58 m~2/g)、孔体积(0.0071 cm~2/g)及大量含氧官能团。实验与Langmuir吸附等温模型和标准二级反应动力学模型相拟合,吸附剂投加量0.1g,初始镉浓度为40mg/L,温度为30℃,100-160min范围内,pH=6的实验条件下最大去除量,WSB最大去除效率为95%。吸附机理主要为表面羧基官能团的存在以及表面阳离子与重金属离子发生络合反应和离子交换反应。2.在前期试验的基础上,以8种不同的生物炭和堆肥组合下进行了小麦盆栽试验,评价了它们对土壤性质、小麦生理生长和重金属修复的影响。同时制备了羊粪有机堆肥,用于土壤改良。随改性剂的增加,土壤pH(8%)、土壤孔隙(22%)、酶活性(脲酶及碱性磷酸酶活性(28%,10%)、NH_4OH_3和硝酸盐都有所增加。堆肥对过氧化氢酶活性有一定的抑制作用,而生物炭和堆肥改性对土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性得到显著改善。3.采用原子吸收光谱法对土壤和小麦样品进行了分析。结果表明,BC5能显著降低小麦根和芽中Cd~(2+)和Pb的积累,分别降低60%和40%。然而,堆肥对土壤中Cd~(2+)和Pb的修复作用是中性的。然而,堆肥对土壤中Pb的修复作用不明显。与对照相比,生物炭和堆肥处理下,小麦根系和芽的生物量分别提高了37%和77%,株高增加了42%。综上所述,生物炭与堆肥的相互作用对彼此性能有影响。WSB和堆肥是修复水中或土壤中的Cd~(2+)和Pb并提供土壤改良剂组合吸附效果理想,未来具有较好的开发价值。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53;X52

【相似文献】