生物质炭影响下重金属的吸附行为及生物可给性研究

发布时间：2017-04-04 10:17

  本文关键词：生物质炭影响下重金属的吸附行为及生物可给性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生物炭(biochar, BC)是环境生物质在低温(一般700℃)缺氧条件下制得的富碳残体物质。生物炭孔隙结构发达,比表面积大,其表面富含羧基、羟基、羰基等官能团,这些特性使其有可能成为一种高效的环境吸附剂,并在土壤环境污染控制中发挥重要的作用。为了探讨不同原材料制成的生物炭对水体和土壤中不同重金属的影响及作用机制,本文选用来源较为广泛的牛粪和杉木为原料,在700℃下制成生物炭(分别简称为DMBC和WC),以Cu(II)、 Zn(II)、 Pb(II)和Cd(Ⅱ)四种重金属污染物为对象,用不同的实验方法探讨了两种生物炭对水体和土壤中四种重金属的修复作用。 首先,研究了溶液pH分别为2.0和4.6时两种生物炭对单组分和双组分Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附去除能力,结果表明牛粪源生物炭比木源生物炭更适合作为水体中重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的高效去除剂；牛粪源生物炭对污染物的去除以沉淀机制为主,而木源生物炭则以表面吸附为主；溶液的pH越高,两种生物炭对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除效果越好,这是因为pH升高导致生物炭表面和金属离子之间的静电作用增强,并且高pH有助于重金属沉淀。 其次,采用毒性浸出程序(TCLP)和CaCl2提取方法,研究了两种生物炭影响下,电子拆解地污染土壤中Cu(II)、 Zn(II)、 Pb(II)和Cd(Ⅱ)四种重金属污染物提取量的变化,结果表明,两种生物炭对Pb(Ⅱ)均能达到100%的固定能力；CaCl2淋溶影响下,DMBC对Zn(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的修复效果好于WC；同时,TCLP和CaCl2淋溶影响下,DMBC对Cu(Ⅱ)的修复效果均优于WC。这表明DMBC适合于在中性条件下有效的固定污染土壤中的多种重金属污染物。 最后,模拟了人体胃和小肠的环境,通过测定加入其中的土壤中Cu(II).Zn(II).Pb(II)和Cd(IⅠ)四种重金属的生物可给性在生物炭加入前后的变化,研究了两种生物炭对四种重金属生物可给性的影响,结果表明,在胃消化阶段,两种生物炭对Zn(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的生物可给性均无明显影响,而对于Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的生物可给性而言,DMBC的修复效果明显强于WC；在肠消化阶段,)MBC对四种金属离子生物可给性的抑制能力均强于WC。因此DMBC能有效地降低土壤中上述四种污染重金属污染物在人体内(主要是小肠中)的生物可给性。
【关键词】：生物炭 重金属 吸附 pH 生物可给性
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X505;O647.3
【目录】：

• 摘要4-6
• 英文摘要6-10
• 符号说明10-11
• 第一章 文献综述11-21
• 1.1 引言11
• 1.2 重金属的研究概况11-13
• 1.3 生物质炭以及其对水体中重金属污染处理的研究现状13-15
• 1.4 生物质炭对土壤中重金属修复的研究现状15-17
• 1.5 生物质炭对重金属生物可给性影响的研究现状17-19
• 1.6 课题的研究目标和内容19-21
• 第二章 不同生物炭对水体中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附机理研究21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 实验试剂与仪器21
• 2.2.1 试剂21
• 2.2.2 仪器设备21
• 2.3 实验材料与方法21-24
• 2.3.1 生物质炭的制备21-22
• 2.3.2 生物质炭的表征22-23
• 2.3.3 静态平衡实验23-24
• 2.4 结果及分析24-31
• 2.4.1 生物质炭的表征24-25
• 2.4.2 不同pH与生物炭对吸附的影响25-28
• 2.4.3 Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的竞争吸附28-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 生物质炭对土壤中重金属吸附行为的影响32-48
• 3.1 引言32-33
• 3.2 实验试剂与仪器33
• 3.2.1 试剂33
• 3.2.2 仪器设备33
• 3.3 实验材料与方法33-38
• 3.3.1 生物炭的制备与表征33
• 3.3.2 土壤的处理和理化性质分析33-36
• 3.3.3 溶液的制备36-37
• 3.3.4 实验方法37-38
• 3.4 结果与讨论38-47
• 3.4.1 生物炭的表征38
• 3.4.2 土壤理化性质的分析38-39
• 3.4.3 两种生物炭对土壤中重金属迁移率的影响39-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 生物质炭对土壤中重金属生物可给性的影响48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 实验试剂与仪器48-49
• 4.2.1 土壤理化性质的测定试剂与仪器48
• 4.2.2 胃肠消化阶段生物可给性的测定实验所用试剂与仪器48-49
• 4.3 实验材料与方法49-51
• 4.3.1 生物炭的制备及理化性质的表征49
• 4.3.2 土壤的处理及理化性质的表征49
• 4.3.3 具体实验过程如下49-51
• 4.4 结果与分析51-57
• 4.4.1 生物炭的制备及理化性质的表征51
• 4.4.2 土壤的处理及理化性质的表征51
• 4.4.3 生物炭DMBC加入量与培养时间对重金属生物可给性的影响51-55
• 4.4.4 生物炭WC加入量与培养时间对重金属生物可给性的影响55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 结论与展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-70
• 附录70-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 杨中艺;郑晶;陈社军;袁剑刚;罗孝俊;罗勇;麦碧娴;;广东电子废物处理处置地区环境介质污染研究进展[J];生态毒理学报;2008年06期

2 陈灿;王建龙;;酿酒酵母吸附重金属离子的研究进展[J];中国生物工程杂志;2006年01期

3 毛磊;童仕唐;王宇;;对用于活性炭表面含氧官能团分析的Boehm滴定法的几点讨论[J];炭素技术;2011年02期

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本文编号：285373