隨著有機肥在農(nóng)田上的施用,土壤抗生素污染問題逐漸凸顯,且有機物-重金屬復(fù)合污染是普遍的存在形式。由于生物炭原材料來源廣泛、廉價易得、無二次污染,且具有固碳作用、土壤改良作用等潛在的優(yōu)勢,因此,相對于其他修復(fù)方式而言,生物炭更具有應(yīng)用前景。目前,盡管生物炭已經(jīng)有針對各種重金屬及有機污染物的研究,但對于重金屬-有機物復(fù)合污染的研究還不多。選取油菜秸稈和蠶砂兩種生物質(zhì)材料作為原材料,在限氧條件制備不同溫度(300-700℃)的生物炭,并分別通過元素分析、比表面、熱重、紅外光譜、X-射線衍射等表征手段對其物理化學(xué)性質(zhì)進行分析。選取鉛及磺胺二甲嘧啶(SMT)為兩種目標(biāo)污染物,進行動力學(xué)及等溫吸附實驗,及pH及鉛對磺胺二甲嘧啶吸附的影響實驗。此外,選取紅壤和棕壤兩種土壤,并對其進行鉛和磺胺二甲嘧啶外源復(fù)合污染,添加不同含量的生物炭進行修復(fù),并通過BCR和TCLP兩種方法對其修復(fù)效果進行評價。結(jié)果如下:(1)隨著熱解溫度的升高,生物炭的產(chǎn)率降低,pH值、比表面增大,C含量及灰分含量增加。H、O、N元素含量以及H/C、O/C的比值隨溫度升高而減小,而C/N的比值增大。生物炭逐漸由無序向有序態(tài)進行轉(zhuǎn)化,其疏松的烷烴結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅艿姆枷憬Y(jié)構(gòu);羥基-OH、C=O、-COOH等有機基團漸減弱甚至消失,而灰分含量逐漸增加。不同溫度下,熱解制備的生物炭具有一定的pH緩沖能力。(2)不同生物炭對SMT的最大吸附量順序為:RW400RW300RW600R500R700,EW300EW400EW600EW700E500,其表面有機官能團和生物炭的比表面在吸附中占有重要作用,而由二級動力學(xué)模型可以很好地對其動力學(xué)進行擬合(其中R20.99)表明,SMT在生物炭上發(fā)生了化學(xué)吸附,其表面的有機官能團和灰分組成都可能與其吸附機制有關(guān);不同生物炭對SMT的最大吸附量順序為:RW600RW400RW500RW300,EW600EW500EW300,灰分組成是其吸附的最主要的機制,如磷酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽。(3)在生物炭對SMT的吸附實驗中,溶液的pH值可以影響生物炭表面的電荷以及SMT的存在形式,影響SMT在生物炭上的吸附�？傮w而言,不同生物炭的最大吸附量均發(fā)生在SMT的兩個pKa值之間(pH=2.28-7.42),且pH值越接近5,吸附量越大。另外,Pb~(2+)會占據(jù)生物炭表面的部分吸附位點,因此,Pb~(2+)的存在也會影響SMT在生物炭表面的吸附。(4)在Pb~(2+)和磺胺二甲嘧啶復(fù)合污染的土壤中生物炭可以有效的鈍化污染物,降低污染物的環(huán)境風(fēng)險。用生物炭處理可以有效的降低土壤中酸溶態(tài)金屬Pb~(2+)的含量,促進酸溶態(tài)Pb向其他形態(tài)轉(zhuǎn)化,尤其可以使土壤中的殘渣態(tài)Pb~(2+)的含量增加,使得金屬離子被鈍化而固定下來。增加生物炭的用量和延長生物炭的處理時間同樣能夠強化鈍化效果。對有機物SMT而言,土壤的性質(zhì)對其TCLP提取態(tài)有重要的影響,pH越高,陽離子交換量CEC越大,TCLP提取態(tài)有機物就越高;而TCLP提取態(tài)重金屬則隨土壤pH降低而增加,隨時間延長而降低。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X53

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本文編號：1198433