炭基微生物肥料的制备与应用
发布时间：2021-04-12 05:00
生物炭作为一种环境功能材料,具有发达的孔隙结构、巨大的比表面积、丰富的官能团、活跃的表面电荷和强大的吸附性能,能够吸附和固持水分和养分,得到肥料生产领域专家的关注。以往的研究表明,将生物炭作为载体材料与氮磷钾肥复合制备炭基肥料,可以有效提高肥料的利用率,对土壤性质改良和作物增产有良好影响。因生物炭制备原料来源广泛,环境效应良好,将之用于肥料生产,无疑为农业废弃物的资源化利用和高效环保型肥料的生产提供了新方向。微生物作为土壤养分的活化剂,在农业生产中的作用不容忽视。近年来,对于微生物肥料的研究发展迅速,但因其不易运输与保存,在推广应用中阻力重重。生物炭作为载体材料,可以为微生物提供良好的栖息环境。在炭基肥料的基础上添加微生物,可以使肥料的功能进一步拓展,获得更大的应用范围和功效。但目前很少有将微生物与生物炭以及化学肥料复合造肥及应用的研究。因而进行炭基微生物肥料的制备与应用研究,对肥料产业的发展和生物炭功能拓展与技术应用有重要的指导意义,也为高效农业和可持续农业的发展提供科学参考与新的思路。本文选择浙江省典型农林废弃物制备的稻壳炭、山核桃壳炭和竹炭,对其进行性质分析,通过进行氮磷钾吸附实...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１生物炭扫描电镜图⑷（ｂ）ＤＢＣ?（ｃ）（ｄ）ＳＢＣ⑷（ｆ）ＺＢＣ??图２－１为３种生物炭在放大２５００倍（（ａ）?（ｃ）?（ｅ））和２５０００倍（（ｂ）?（ｄ）??（ｆ））时观察到的扫描电镜图
碎屑状物质，可能是生物炭中灰分元素形成的盐晶体也可能是生物炭在热??解过程中，原料受热释放热量，冲开了内部孔道，使孔道分布变得无序，增加了??生物炭表面的粗糙程度。比较图２－１?（ｂ）?（ｄ）?（ｆ）可知，稻壳炭表面最粗糙，竹??炭次之，山核桃壳炭表面较光滑，这与表２－１中３种生物炭的比表面积与总孔容??的大小结果相一致。??２．３＿１＿３傅里叶红外光谱分析??＾?ｈ?ｎ??？■ｃ??ｉ?Ｉ?１?ｉ?＇?Ｉ?＇?Ｉ?＇?Ｉ?１?｜?１?ｒ??４０００?３５００?３０００?２５（Ｈ）?２０００?Ｉ５（Ｈ？?１０００?５００??波数／ｃｍ＇１??图２－２?３种生物炭红外光谱图??傅里叶红外光谱能够定性分析生物炭的官能团组成，帮助了解生物炭的结构??及性质。分析图２－２可知，３种生物炭主要吸收峰的位置均出现在３４０５、１６０４及??７９３?ｃｎｒ１附近。其中３４０５?ｃｎＴ１附近宽的吸收峰，是分子间氢键－ＯＨ的伸缩振动??峰，这些羟基可能来源于有机物中的碳水化合物；１６０４ｃｍ－１附近是芳香环中Ｃ＝Ｃ、??Ｃ＝０的伸缩振动以及－ＣＯＯ－的反对称伸缩振动；７９３?ｃｍ－１附近为Ｃ－Ｈ面外弯曲振??动峰，使生物炭具有明显的芳香结构。此外，区别于山核桃壳炭和竹炭，稻壳炭??在１０９６和４６１ｃｍ－１附近也出现了吸收峰。１０９６ｃｍ－１附近是Ｃ－０的伸缩振动；４６１??ｃｎｒ１附近为Ｓｉ－０伸缩振动峰，说明稻壳炭中含有一定量的娃，与表２－１中测得??的稻壳炭的灰分含量远大于山核桃壳炭和竹炭的结果相符。３种生物炭中的碳大??多以双键、芳香环的结构存在
由表２－１可知，稻壳炭有最高的芳香化程度，则其表面的芳香结构与ＮＨ３＋、??Ｋ＋的阳离子－７１作用最强，因而在相同的反应时间内，稻壳炭可以吸附更多的氮磷??钾元素。此外，比较图２－４?（ａ）?（ｂ）?（ｃ）可知，在吸附氮、磷元素时，竹炭的吸??附量大于山核桃壳炭，而吸附钾元素时，竹炭的吸附量小于山核桃壳炭，这可能??与山核桃壳炭表面金属氧化物的作用有关［１１３】，今后还需开展更细致的实验对其??原因进行探宄。??２．３．４初始浓度对生物炭吸附氮鱗拥的影响??图２－５反应了不同生物炭在不同的初始浓度下对氮磷钾的吸附量的变化规??律。由图２－５可知，３种生物炭对氮憐钾的吸附量均随初始浓度的增加而增加后??趋于平缓。当初始浓度为１０？ｌＯＯｍｇｌ／１时，３种生物炭对氮磷钾的平衡吸附量??随初始浓度的增大而增大；当初始浓度大于ｌＯＯｍｆｌ／１时，３种生物炭对氮磷钾??的平衡吸附量趋于稳定。这是因为当初始浓度达到ｌＯＯｍｇｉｌ／１之后，生物炭表面??被氮磷钾吸附质所覆盖，吸附位点达到饱和，生物炭表面的各种离子相互作用也??达到了相对稳定的状态
本文编号：3132669
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１生物炭扫描电镜图⑷（ｂ）ＤＢＣ?（ｃ）（ｄ）ＳＢＣ⑷（ｆ）ＺＢＣ??图２－１为３种生物炭在放大２５００倍（（ａ）?（ｃ）?（ｅ））和２５０００倍（（ｂ）?（ｄ）??（ｆ））时观察到的扫描电镜图
碎屑状物质，可能是生物炭中灰分元素形成的盐晶体也可能是生物炭在热??解过程中，原料受热释放热量，冲开了内部孔道，使孔道分布变得无序，增加了??生物炭表面的粗糙程度。比较图２－１?（ｂ）?（ｄ）?（ｆ）可知，稻壳炭表面最粗糙，竹??炭次之，山核桃壳炭表面较光滑，这与表２－１中３种生物炭的比表面积与总孔容??的大小结果相一致。??２．３＿１＿３傅里叶红外光谱分析??＾?ｈ?ｎ??？■ｃ??ｉ?Ｉ?１?ｉ?＇?Ｉ?＇?Ｉ?＇?Ｉ?１?｜?１?ｒ??４０００?３５００?３０００?２５（Ｈ）?２０００?Ｉ５（Ｈ？?１０００?５００??波数／ｃｍ＇１??图２－２?３种生物炭红外光谱图??傅里叶红外光谱能够定性分析生物炭的官能团组成，帮助了解生物炭的结构??及性质。分析图２－２可知，３种生物炭主要吸收峰的位置均出现在３４０５、１６０４及??７９３?ｃｎｒ１附近。其中３４０５?ｃｎＴ１附近宽的吸收峰，是分子间氢键－ＯＨ的伸缩振动??峰，这些羟基可能来源于有机物中的碳水化合物；１６０４ｃｍ－１附近是芳香环中Ｃ＝Ｃ、??Ｃ＝０的伸缩振动以及－ＣＯＯ－的反对称伸缩振动；７９３?ｃｍ－１附近为Ｃ－Ｈ面外弯曲振??动峰，使生物炭具有明显的芳香结构。此外，区别于山核桃壳炭和竹炭，稻壳炭??在１０９６和４６１ｃｍ－１附近也出现了吸收峰。１０９６ｃｍ－１附近是Ｃ－０的伸缩振动；４６１??ｃｎｒ１附近为Ｓｉ－０伸缩振动峰，说明稻壳炭中含有一定量的娃，与表２－１中测得??的稻壳炭的灰分含量远大于山核桃壳炭和竹炭的结果相符。３种生物炭中的碳大??多以双键、芳香环的结构存在
由表２－１可知，稻壳炭有最高的芳香化程度，则其表面的芳香结构与ＮＨ３＋、??Ｋ＋的阳离子－７１作用最强，因而在相同的反应时间内，稻壳炭可以吸附更多的氮磷??钾元素。此外，比较图２－４?（ａ）?（ｂ）?（ｃ）可知，在吸附氮、磷元素时，竹炭的吸??附量大于山核桃壳炭，而吸附钾元素时，竹炭的吸附量小于山核桃壳炭，这可能??与山核桃壳炭表面金属氧化物的作用有关［１１３】，今后还需开展更细致的实验对其??原因进行探宄。??２．３．４初始浓度对生物炭吸附氮鱗拥的影响??图２－５反应了不同生物炭在不同的初始浓度下对氮磷钾的吸附量的变化规??律。由图２－５可知，３种生物炭对氮憐钾的吸附量均随初始浓度的增加而增加后??趋于平缓。当初始浓度为１０？ｌＯＯｍｇｌ／１时，３种生物炭对氮磷钾的平衡吸附量??随初始浓度的增大而增大；当初始浓度大于ｌＯＯｍｆｌ／１时，３种生物炭对氮磷钾??的平衡吸附量趋于稳定。这是因为当初始浓度达到ｌＯＯｍｇｉｌ／１之后，生物炭表面??被氮磷钾吸附质所覆盖，吸附位点达到饱和，生物炭表面的各种离子相互作用也??达到了相对稳定的状态
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