發(fā)布時間：2017-07-01 08:07

  本文關鍵詞：生物炭和負載鐵生物炭對鎘、砷的吸附鈍化效應與反應機制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：伴隨著采礦和工業(yè)活動排放大量重金屬引起的水體和農(nóng)田土壤鎘(Cd)和砷(As)污染已經(jīng)嚴重威脅到人們的飲用水和農(nóng)產(chǎn)品安全。生物炭(biochar)因其特殊的理化性質而具有較高的吸附鈍化重金屬能力。本文以水葫蘆或稻草秸稈為原料,制備生物炭和負載鐵生物炭,研究其對水溶液體系中Cd和As(V)的吸附效率與反應機制,并應用到土壤-水稻體系中考察其對土壤As生物有效性的影響和控制作用。主要研究內(nèi)容和結論如下:(1)以水葫蘆為原料制備生物炭。水葫蘆熱解450℃生物炭(BC450)去除水溶液中Cd效果最好,最大吸附量~70 mg kg-1。(2)化學平衡實驗和SEM,XPS分析表明離子交換和官能團絡合是BC450固定Cd的主要機理。同時,XRD顯示BC450吸附Cd后表面有CdCO3,Cd3(PO4)2,Cd3P2和K4CdCl6等晶體沉淀物存在。(3)通過對水葫蘆粉末進行Fe改性制備磁性負載鐵生物炭(MWs)。初始負載1 M鐵溶液,熱解終溫250℃制備樣品(MW2501)吸附水體中As(V)效果最佳,基于Langmuir-Freundlic等式最佳吸附量達到7.4 mg g-1。(4)溶液pH(3-10)對MW2501吸附As(V)的影響較小。此外,當競爭陰離子磷(P)≤0.1 mM或者鉻和銻(Cr/Sb)分別≤0.5 m M時對MW2501吸附As(V)幾乎沒有影響。(5)FTIR和XPS研究顯示砷酸根離子與鐵氧化物表面羥基絡合是其主要吸附機理,絡合過程中伴隨有少量的As和Fe的氧化還原反應。(6)對稻草秸稈生物炭進行Fe改性制備負載鐵生物炭(BCFe),添加到As污染土壤開展水稻盆栽實驗。研究結果表明,添加BCFe降低了根際土壤孔隙水As濃度,增加水稻根表鐵膜及其吸附As的數(shù)量,降低了植株As的濃度,特別降低了~70%糙米As的濃度。
【關鍵詞】：生物炭 負載鐵生物炭 鈍化 鎘 砷
【學位授予單位】：湖南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X52
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-25
• 1.1 重金屬Cd、As污染概況和治理技術10-17
• 1.1.1 Cd、As的污染現(xiàn)狀與危害10-12
• 1.1.2 水體中Cd、As污染治理技術12-14
• 1.1.3 土壤-水稻體系中As污染治理技術14-17
• 1.2 生物炭及其在環(huán)境修復領域的應用17-22
• 1.2.1 生物炭及其結構與性質17-19
• 1.2.2 生物炭的改性19-20
• 1.2.3 生物炭和改性生物炭在水體污染治理中的應用20-21
• 1.2.4 生物炭在土壤污染修復中的應用21-22
• 1.3 選題目標，研究內(nèi)容，，研究思路與論文框架22-25
• 1.3.1 選題目標與研究內(nèi)容22-23
• 1.3.2 研究思路與論文框架23-25
• 第二章 生物炭對水溶液體系中Cd的吸附效率和微觀反應機理25-39
• 2.1 實驗材料與方法25-31
• 2.1.1 實驗材料25-26
• 2.1.2 實驗方法26-31
• 2.2 結果和討論31-38
• 2.2.1 生物炭性質31
• 2.2.2 生物炭吸附Cd的等溫線和動力學研究31-34
• 2.2.3 生物炭吸附Cd的微觀反應機理34-38
• 2.3 本章小結38-39
• 第三章 磁性負載鐵生物炭對水溶液體系中As(V)的吸附效率與反應機制39-54
• 3.1 實驗材料與方法39-43
• 3.1.1 實驗材料39-40
• 3.1.3 實驗方法40-43
• 3.2 結果與討論43-52
• 3.2.1 磁性負載鐵生物炭樣品最優(yōu)制備參數(shù)43-45
• 3.2.2 磁性負載鐵生物炭吸附As(V)的動力學和等溫線研究.3645-46
• 3.2.3 pH和競爭陰離子對磁性負載鐵生物炭吸附As(V)的影響46-48
• 3.2.4 穿透實驗48-49
• 3.2.5 磁性負載鐵生物炭的微觀性質和吸附As(V)的反應機制49-52
• 3.3 本章小結52-54
• 第四章 負載鐵生物炭對土壤—水稻體系As生物有效性的控制作用54-65
• 4.1 實驗材料與方法54-57
• 4.1.1 實驗材料54-55
• 4.1.2 實驗方法55-57
• 4.2 實驗結果57-61
• 4.2.1 添加BCFe對土壤根際pH、氧化還原電位的影響57-58
• 4.2.2 BCFe對根際土壤孔隙水Fe、As濃度的影響58-59
• 4.2.3 BCFe對水稻根表鐵膜及其富集As的影響59-60
• 4.2.4 BCFe對水稻各部位As含量的影響60-61
• 4.3 討論61-64
• 4.3.1 BCFe對水稻根際區(qū)性質的影響61-63
• 4.3.2 BCFe對水稻As的含量及其轉移性質的影響63-64
• 4.4 本章小結64-65
• 第五章 結論與展望65-68
• 5.1 結論65-66
• 5.2 創(chuàng)新點66
• 5.3 展望66-68
• 參考文獻68-76
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文和申請的專利76-77
• 致謝77

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