發(fā)布時(shí)間：2019-09-12 13:31

【摘要】：以污泥為原料,在500℃缺氧條件下制備污泥生物炭,結(jié)合X射線能譜(EDS)、環(huán)境掃描電鏡(SEM)和紅外光譜(FTIR)等表征手段,分析添加污泥生物炭后污染土壤pH和Pb與Cd化學(xué)形態(tài)的變化來探究污泥生物炭對(duì)土壤中Pb、Cd的固定效果,并用盆栽方式評(píng)估添加污泥生物炭對(duì)小青菜生物量及體內(nèi)重金屬含量的影響。結(jié)果表明:添加污泥生物炭后,污染土壤的pH隨平衡時(shí)間的延長(zhǎng)顯著升高;對(duì)于單一污染土壤和復(fù)合污染土壤,污泥生物炭對(duì)Pb和Cd均有較強(qiáng)的固定作用,而污泥生物炭在復(fù)合污染土壤中對(duì)Pb的固定效果優(yōu)于在單一污染土壤中;添加污泥生物炭能提高小青菜的生物量,且能有效降低小青菜對(duì)污染土壤中Pb和Cd的吸收。
【圖文】：

?2表征與分析表1污泥與污泥生物炭元素組成Table1Elementalcompositionsofsludgeandsludgebiochar/%樣品主要元素組成CONaMgAlSiPSK污泥36.5529.04——3.2910.292.40.591.26W50014.6527.570.591.164.6713.104.671.001.422.1元素組成分析污泥與污泥生物炭的主要元素組成如表1所示。原料污泥中主要含有C、O、Al、Si、P、S和K等元素，經(jīng)過熱解后W500中C元素含量降低明顯，而元素Si、P、S和K含量增多并出現(xiàn)Na和Mg等元素。表明在熱裂解過程中，原料中有機(jī)物質(zhì)逐漸分解，無機(jī)礦物逐漸累積。2.2掃描電鏡分析由圖1可知，500℃下制備的污泥生物炭表面形貌變化明顯，經(jīng)過熱解塊狀結(jié)構(gòu)逐步破壞、顆粒逐漸變校污泥生物炭的表面粗糙不平且表面碎裂、空隙變大，這有利于其對(duì)重金屬離子的吸附。圖1污泥與污泥生物炭的掃描電鏡圖Fig．1Scanningelectronmicroscopy(SEM)imagesofsludgeandsludgebiochar圖2污泥與污泥生物炭的紅外光譜圖Fig．2FTIＲspectraofsludgeandsludgebiochar2.3紅外圖譜分析利用FTIＲ定性分析污泥生物炭與污泥原料的結(jié)果如圖2所示，在官能團(tuán)區(qū)，3300～3645cm－1處的寬吸收峰來自羥基的O—H伸縮振動(dòng)，在2922cm－1處的吸收峰為生物高聚物中的CH2基團(tuán)，表明熱裂解后，污泥生物炭中大部分CH2基團(tuán)已與電負(fù)性較大的原子連接，這有助于其對(duì)帶正電荷金屬離子的吸附。1657和1416cm－1處為C迨C和C迨O伸縮振動(dòng)峰，1593cm－1處為芳香性C迨C、C迨O的伸縮振動(dòng)峰，這些基團(tuán)與化學(xué)鍵都隨著熱解過程進(jìn)行而減少甚至消失，這與元素組成分析中熱解后C和O元素含量降低的結(jié)果一致;1025、780和467cm－1處的吸收峰對(duì)應(yīng)的是Si—O—Si振動(dòng)吸收。3結(jié)果與分析3.1生物炭對(duì)土壤pH值的影響如圖3所示，與對(duì)照組(C

?所示。原料污泥中主要含有C、O、Al、Si、P、S和K等元素，經(jīng)過熱解后W500中C元素含量降低明顯，而元素Si、P、S和K含量增多并出現(xiàn)Na和Mg等元素。表明在熱裂解過程中，原料中有機(jī)物質(zhì)逐漸分解，無機(jī)礦物逐漸累積。2.2掃描電鏡分析由圖1可知，500℃下制備的污泥生物炭表面形貌變化明顯，，經(jīng)過熱解塊狀結(jié)構(gòu)逐步破壞、顆粒逐漸變校污泥生物炭的表面粗糙不平且表面碎裂、空隙變大，這有利于其對(duì)重金屬離子的吸附。圖1污泥與污泥生物炭的掃描電鏡圖Fig．1Scanningelectronmicroscopy(SEM)imagesofsludgeandsludgebiochar圖2污泥與污泥生物炭的紅外光譜圖Fig．2FTIＲspectraofsludgeandsludgebiochar2.3紅外圖譜分析利用FTIＲ定性分析污泥生物炭與污泥原料的結(jié)果如圖2所示，在官能團(tuán)區(qū)，3300～3645cm－1處的寬吸收峰來自羥基的O—H伸縮振動(dòng)，在2922cm－1處的吸收峰為生物高聚物中的CH2基團(tuán)，表明熱裂解后，污泥生物炭中大部分CH2基團(tuán)已與電負(fù)性較大的原子連接，這有助于其對(duì)帶正電荷金屬離子的吸附。1657和1416cm－1處為C迨C和C迨O伸縮振動(dòng)峰，1593cm－1處為芳香性C迨C、C迨O的伸縮振動(dòng)峰，這些基團(tuán)與化學(xué)鍵都隨著熱解過程進(jìn)行而減少甚至消失，這與元素組成分析中熱解后C和O元素含量降低的結(jié)果一致;1025、780和467cm－1處的吸收峰對(duì)應(yīng)的是Si—O—Si振動(dòng)吸收。3結(jié)果與分析3.1生物炭對(duì)土壤pH值的影響如圖3所示，與對(duì)照組(CK)相比，添加生物炭顯著提高土壤pH值。從開始到60d時(shí)，添加生物炭后Pb土、Cd土和復(fù)合污染土壤的pH分別提高了0.73、0.60和0.81，較對(duì)照組分別提高了0.14、0.11和0.15。5759
【作者單位】： 揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院;江蘇省有機(jī)固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31772394) 江蘇省社會(huì)發(fā)展項(xiàng)目(BE2015661) 江蘇省六大人才高峰項(xiàng)目(2013-NY-017) 江蘇省環(huán)境材料與環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目 揚(yáng)州大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目
【分類號(hào)】：O647.33;X53

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本文編號(hào)：2535165