巯基改性生物炭的制备及其修复重金属污染土壤的研究

发布时间：2020-07-10 06:10

【摘要】：土壤重金属污染会严重威胁人体和生态系统健康,研发有效的土壤修复技术是科技前沿热点之一。化学钝化修复技术因具有原位性、经济性、操作便捷性等优点成为一种重要的重金属污染土壤修复手段,针对其核心钝化材料的研究备受关注。生物炭是一种重要的钝化材料,如何通过改性方法强化生物炭钝化重金属性能是一个研究热点。巯基基团可和重金属形成稳定的化合物,大量的研究显示各类巯基改性材料可钝化环境介质中的重金属,进而消减其污染风险。但是针对巯基改性生物炭研究较少,急需开展进一步的深入探讨。本研究通过不同巯基负载方法和多种生物炭材料组合比较分析,成功研发了巯基改性生物炭材料;利用一系列先进的分析检测手段明确了巯基改性生物炭的物理化学性状;结合批吸附实验等探讨了巯基改性生物炭对典型重金属吸附性能及机理,同时通过室内土壤培养实验研究了巯基改性生物炭施用对典型重金属赋存形态的影响。主要结果如下:(1)利用巯基乙醇(硫酸)催化酯化法可以成功制备巯基改性水稻秸秆生物炭材料,巯基改性后测得巯基官能团,巯基负载量可达0.83?0.04 mmol·g~(-1)。巯基改性生物炭材料的pH值和零电点明显下降,比表面积和内部孔体积亦明显降低,表面有较少微小的裂隙,呈现光滑的形貌特征。(2)巯基改性生物炭对典型重金属镉的吸附速率大幅提升,吸附能力明显增强,吸附量提高约3倍,可达45.13 mg·g~(-1),且不易被解吸下来,而水稻秸秆生物炭吸附的镉57%可被解吸下来;但巯基改性生物炭对典型重金属铅的吸附速率略有降低,吸附量下降约9%。X-射线光电子能谱分析(XPS)显示巯基改性生物炭吸附Cd~(2+)和Pb~(2+)后形成了更为稳定的镉硫化合物和铅硫化合物。(3)土壤添加巯基改性生物炭后pH值显著降低,有机质含量显著升高,但土壤阳离子交换量无显著变化。巯基改性生物炭添加后土壤镉有效态含量显著降低,28天的培养实验中降幅最大可达39.18%;镉的化学赋存形态发生了较大变化,其中铁锰氧化物结合态比例明显增加,碳酸盐结合态比例明显减少;土壤Pb有效态含量出现一些波动,但变化较小。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53
【图文】：

技术路线图

DTNB与巯基反应原理图

巯基测定的标准曲线

【参考文献】

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本文编号：2748558