農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥過(guò)量施用,引起土壤硝態(tài)氮大量累積,隨灌水或降雨淋失,威脅水體質(zhì)量安全,激發(fā)農(nóng)業(yè)面源污染。因此,土壤硝態(tài)氮（NO₃ˉ-N）的淋失阻控及水體氮去除成為諸多學(xué)者普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。生物炭作為一種由生物質(zhì)熱解制得的多孔富碳材料,對(duì)土壤氮素轉(zhuǎn)化及營(yíng)養(yǎng)鹽運(yùn)移的調(diào)控作用,使人們看到其緩控土壤硝態(tài)氮淋失的潛力,但這種潛力常受其表面無(wú)定型特性制約,為提高其性能,需要對(duì)其表面進(jìn)行改性。本研究以花生殼為原料,在600℃下厭氧熱解制備生物炭,并對(duì)其進(jìn)行金屬-凝膠復(fù)合改性,通過(guò)批量吸附與控制試驗(yàn),結(jié)合電鏡掃描（SEM）、傅里葉變換紅外光譜分析（FTIR）、X射線衍射分析（XRD）等技術(shù)進(jìn)行表征和分析,探索復(fù)合改性生物炭對(duì)水體NO₃ˉ-N的吸附性能和土壤氮素轉(zhuǎn)化的作用,以期為新型環(huán)保材料的制備與應(yīng)用提供理論依據(jù)。研究結(jié)果如下:（1）鐵、錳、鎂離子改性使生物炭比表面積和孔容較未改性分別增大6.70-12.20倍,2.30-5.00倍,EC值提高0.50-3.10倍。鐵離子改性降低生物炭pH 0.76個(gè)單位,鎂離子改性升高pH2.36個(gè)單位。鐵、錳、鎂改性顯著增強(qiáng)... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

研究技術(shù)路線圖

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文第二章金屬改性生物炭的制備及對(duì)硝態(tài)氮的吸附性能102.1.7數(shù)據(jù)處理與分析采用MicrosoftExcel2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用SPSS23.0進(jìn)行單因素方差分析，模型擬合、紅外光譜圖和孔隙分布圖的繪制采用Origin9.1，采用OMNIC8.2進(jìn)行紅外光譜分析，采用MDIJade6.5進(jìn)行X射線衍射圖譜分析。2.2結(jié)果與分析2.2.1改性生物炭形貌與基本理化性質(zhì)不同生物炭掃描電鏡圖如圖2-1所示，未改性生物炭（BC）表面呈無(wú)定型片狀結(jié)構(gòu)，片層相互堆疊形成縫隙。鐵離子改性生物炭（FBC）表面呈環(huán)狀大孔隙結(jié)構(gòu)，錳離子改性生物炭（MBC）表面呈多層結(jié)構(gòu)，層之間形成近橢圓形孔隙，鎂離子改性生物炭（GBC）表面呈多孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，表面分布白色細(xì)小顆粒，可能為鎂氧化物。對(duì)比改性前后生物炭X-射線衍射（XRD）圖譜（圖2-2），F(xiàn)BC在2θ=260處出現(xiàn)明顯的波峰，表明含有Fe3+(OH)晶體，在2θ=260之后的位置出現(xiàn)的小峰說(shuō)明有FeC8、Fe(OH)3、FeN、Fe、Fe3O4、FeO等晶體存在。MBC在2θ=250處出現(xiàn)Mn(NO3)2·H2O晶體特征峰，隨后出現(xiàn)較弱的Mn3O4、Mn2O3晶體峰，內(nèi)部還含有少量的Mn7O3、MnO2、Mn晶體。GBC在2θ=240和2θ=270處有2個(gè)中等強(qiáng)度峰，分別由C10H14MgO4·2H2O和Mg(NO3)2等晶體衍射形成，其余出現(xiàn)的弱小峰，表明改性生物炭表面分布MgO、Mg(OH)2和Mg等晶體，由此可見(jiàn)3種金屬離子被負(fù)載到生物炭表面。金屬離子改性顯著增加生物炭比表面積和孔容（表2-1），與BC相比，F(xiàn)BC比表面積和孔容分別增大12.16倍，5.00倍；MBC分別增加11.43倍，5.00倍，GBC分別增加6.67倍，2.30倍。與BC相比，F(xiàn)BC的pH降低0.76個(gè)單位，GBC的pH升高2.36個(gè)單位。相比于BC，F(xiàn)BC、MBC和GBC的EC分別增加3.10倍，0.50倍，2.70倍，F(xiàn)BC中Fe、MBC中Mn和GBC中M

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第二章 金屬改性生物炭的制備及對(duì)硝態(tài)氮的吸附性能 2.2.6 共存陰離子對(duì)改性生物炭吸附性能的影響 溶液中 SO42-和 Cl-的存在顯著影響生物炭對(duì) NO3--N 的吸附（圖 2-6），且 Cl-的影響比 SO42-更大。這主要是 NO3-、SO42-和 Cl-之間相互競(jìng)爭(zhēng)生物炭上的吸附位點(diǎn)。在 SO42-存在條件下，生物炭對(duì)硝態(tài)氮的吸附量下降 10.90-18.03mg g-1，其中 FBC 在 NO3--N 濃度高于 400mg·L-1 下降的幅度較大。在 Cl-存在的溶液中，生物炭對(duì) NO3--N 的吸附量下降 19.70-23.57 mg g-1，吸附量整體較SO42-存在溶液中低 5.54-8.80 mg g-1，這可能是因?yàn)?Cl-的離子半徑小，更容易在生物炭孔隙內(nèi)擴(kuò)散占據(jù)吸附位點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】：
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