肉骨生物炭对水体和土壤环境中铅镉修复效果的研究

发布时间：2017-05-18 19:05

  本文关键词：肉骨生物炭对水体和土壤环境中铅镉修复效果的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铅(Pb)和镉(Cd)是水体和土壤中典型的重金属污染物,在环境中具有极强的富集累积性,可通过食物链进入人体,对人体健康造成极大的危害。由动物残体制备的肉骨类生物炭中含有大量的磷酸盐成分,可以与铅、镉和锌等重金属生成稳定的矿物复合物,降低重金属在环境中的毒害作用,是一种潜在的重金属修复药剂。本研究以病死猪制备的肉骨生物炭(Meat and bone biochar, MB)为材料,与玉米秸秆生物炭(Corn stalk biochar, CS)对比,表征了肉骨生物炭的理化性质,研究了肉骨生物炭对溶液中Pb2+、Cd2+的吸附特性,并考察其对污染土壤理化性质及土壤中重金属的影响,分析肉骨生物炭治理重金属的可行性。研究的主要结果如下：(1)肉骨生物炭与玉米秸秆生物炭在理化性质上存在着明显差异。肉骨生物炭含67.16%的灰分含量,约为玉米秸秆生物炭的2倍；肉骨生物炭的碳、氢、氮含量分别为25.73%、1.00%、2.42%；肉骨生物炭的BET比表面积、孔体积和平均孔径均小于玉米秸秆生物炭。(2)相比于玉米秸秆生物炭,肉骨生物炭对Pb2+、Cd2+有更大的吸附容量和更快的吸附速率。肉骨生物炭对P b2+、Cd2+的动力学吸附分别于240 min和90 min时达到表观平衡状态；肉骨生物炭对Pb2+、Cd2+的最大吸附容量分别为106.4 mg/g和49.57 mg/g,是玉米秸秆生物炭的1.5倍和1.4倍。Langmuir方程能更好地拟合肉骨生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附等温过程,动力吸附过程符合准二级动力学方程。(3)肉骨生物炭和玉米秸秆生物炭能显著提高铅镉污染土壤的pH值、阳离子交换量和有机质含量,肉骨生物炭的提升效果更明显。56天土壤培养后,添加肉骨生物炭的土壤pH比对照组提高0.49～1.07个单位,阳离子交换量提升了2.26-5.41 cmol/kg,土壤有机质含量提高了1.03～6.30 g/kg。肉骨生物炭和玉米秸秆生物炭对土壤中Pb、Cd都有较好的稳定化效果,使土壤中铅镉的有效态含量以及浸出毒性降低,其中肉骨生物炭的稳定化效果更好。综上所述,肉骨生物炭能够较好地吸附溶液中重金属,改善土壤理化性质,以及稳定土壤中的重金属污染物。
【关键词】：生物炭 重金属 吸附 稳定化
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53;X52
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 重金属污染概述11-16
• 1.1.1 重金属污染的来源11-13
• 1.1.2 重金属污染的现状13-15
• 1.1.3 重金属污染的危害15-16
• 1.2 重金属污染修复技术16-19
• 1.2.1 水体重金属污染的修复16-17
• 1.2.2 土壤重金属污染修复技术17-19
• 1.3 生物炭研究现状19-24
• 1.3.1 生物炭概述19-20
• 1.3.2 生物炭的制备20-22
• 1.3.3 生物炭的应用22-24
• 1.4 研究内容24-27
• 1.4.1 研究背景及意义24-25
• 1.4.2 研究内容和技术路线25-27
• 第2章 肉骨生物炭的基本理化性质27-35
• 2.1 实验试剂与仪器27-28
• 2.1.1 实验试剂27-28
• 2.1.2 实验仪器28
• 2.2 材料与方法28-30
• 2.2.1 供试材料28-29
• 2.2.2 产率和灰分29
• 2.2.3 生物炭CHN元素分析29
• 2.2.4 生物炭pH的测定29
• 2.2.5 生物炭比表面积的测定29
• 2.2.6 生物炭表面结构分析29-30
• 2.3 结果与讨论30-34
• 2.3.1 生物炭的基本性质30-31
• 2.3.2 生物炭的比表面积31-32
• 2.3.3 生物炭的扫描电镜分析32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 生物炭对Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附特性35-52
• 3.1 实验试剂与仪器35-36
• 3.1.1 实验试剂35-36
• 3.1.2 实验仪器36
• 3.2 材料与方法36-39
• 3.2.1 供试生物炭36
• 3.2.2 Pb~(2+)吸附实验36-37
• 3.2.3 Cd~(2+)吸附实验37
• 3.2.4 重金属的测定方法37-38
• 3.2.5 质量保证与质量控制38
• 3.2.6 数据处理38-39
• 3.3 结果与讨论39-51
• 3.3.1 吸附动力学分析39-43
• 3.3.2 等温吸附分析43-46
• 3.3.3 生物炭投加量对吸附效果的影响46-48
• 3.3.4 溶液pH对吸附效果的影响48-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第4章 生物炭对土壤理化性质的影响52-63
• 4.1 实验试剂与仪器53-54
• 4.1.1 实验试剂53
• 4.1.2 实验仪器53-54
• 4.2 材料与方法54-56
• 4.2.1 供试材料54
• 4.2.2 实验设计54-55
• 4.2.3 样品分析55-56
• 4.2.4 数据处理56
• 4.3 结果与讨论56-62
• 4.3.1 生物炭对污染土壤pH的影响56-58
• 4.3.2 生物炭对污染土壤CEC的影响58-60
• 4.3.3 生物炭对污染土壤SOM的影响60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 生物炭对铅、镉污染土壤的修复63-74
• 5.1 实验试剂与仪器63-64
• 5.1.1 实验试剂63
• 5.1.2 实验仪器63-64
• 5.2 材料与方法64-66
• 5.2.1 供试材料64
• 5.2.2 实验设计64
• 5.2.3 样品分析64-66
• 5.2.4 数据处理66
• 5.3 结果与讨论66-73
• 5.3.1 生物炭对污染土壤重金属形态的影响66-68
• 5.3.2 生物炭对土壤铅镉生物有效性的影响68-70
• 5.3.3 生物炭对土壤铅镉浸出毒性的影响70-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第6章 结论与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间研究成果84

【参考文献】

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本文编号：376882