本文關鍵詞：改性牛糞生物炭對重金屬的吸附及穩(wěn)定化研究

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【摘要】：牛糞生物炭是將干牛糞在缺氧條件下,低溫(≤700°C)熱裂解而形成的黑色富碳產物,它具有較大的比表面積和良好的孔隙結構,表面有大量含氧基團和礦物質,對重金屬具有較強的吸附作用,可用于土壤改良以及重金屬穩(wěn)定修復。為提高牛糞生物炭對水體和土壤中重金屬的吸附穩(wěn)定能力,本研究采用強堿改性的方法對牛糞生物炭進行處理,并比較了改性處理對于提高其環(huán)境修復功能的效果。首先,以干牛糞為前體物質制備牛糞生物炭(記為BC300),通過強堿改性的方法對BC300進行處理,制得改性牛糞生物炭(記為GBC)。通過測定理化性質、元素分析、官能團滴定等方法,對BC300和GBC進行基本理化性質分析。結果表明:GBC的pH值從BC300的9.75提高到9.98;GBC的比表面積為25.94 m2/g,提高為BC300(9.40 m2/g)的2.76倍;酸性含氧官能團總量由0.63 mmol/g增加到0.70 mmol/g,堿性含氧官能團含量由2.60 mmol/g增加到2.93 mmol/g。其次,對BC300和GBC吸附重金屬Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的動力學特征和等溫吸附規(guī)律進行研究。Langmuir model擬合得GBC對Pb(Ⅱ)最大吸附量為192.22mg/g,對Cd(Ⅱ)最大吸附量為40.74 mg/g,BC300對Pb(Ⅱ)最大吸附量為50.41mg/g,對Cd(Ⅱ)最大吸附量為23.63 mg/g,分別提高3.8、1.7倍;吸附平衡時間約為4小時;通過溶液中Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)競爭吸附實驗發(fā)現(xiàn)GBC和BC300對Pb(Ⅱ)具有更強的吸附作用,Pb(Ⅱ)能夠與Cd(Ⅱ)競爭吸附位點;溶液pH的提高有利于提高對Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附。然后,通過室內實驗研究生物炭對土壤基本理化性質、土壤重金屬浸出毒性(TCLP毒性浸出方法)、形態(tài)分布(BCR順序提取法)的影響。結果表明:施加BC300和GBC可以顯著降低土壤酸度,提高土壤pH,陽離子交換量和有效磷含量;施加量提高可以促進相應效果的增強;生物炭可能由于吸附作用不同程度的降低了土壤有機質含量;施加生物炭能顯著降低土壤浸出毒性提取液中重金屬的含量,5%BC300處理對土壤中Cu、Zn、Pb、Cd四種重金屬的浸出量降低效果為Pb(37.5%)Cu(37.1%)Zn(20.6%)Cd(18.5%);5%GBC處理的穩(wěn)定效果依次為Cu(65.5%)Pb(65%)Cd(55.1%)Zn(54.2%);BC300和GBC主要通過降低土壤中酸提取態(tài)重金屬的含量,促進其向可還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘渣態(tài)轉化,達到對重金屬的穩(wěn)定;與BC300相比,GBC對重金屬的穩(wěn)定效果更好。
【學位授予單位】：五邑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X505;O647.3

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