本文關(guān)鍵詞：玉米秸稈生物炭對氮磷的吸附特性及其對土壤氮磷吸附特性的影響

  更多相關(guān)文章： 玉米秸稈生物炭 土壤 氮 磷 吸附特征

【摘要】：生物炭在提高土壤肥力及控制氮磷面源污染方面具有重要作用。本研究以玉米秸稈為生物質(zhì)材料,分別在250℃、350℃和450℃碳化溫度下制備了三種玉米秸稈生物炭(B250、B350和B450),利用紅外光譜(FTIR)和掃描電鏡(SEM)對其結(jié)構(gòu)和表面形貌進(jìn)行了表征,通過實(shí)驗(yàn)室模擬研究了三種玉米秸稈生物炭對氮、磷的吸附性能,同時(shí)研究了吸附液不同pH對其吸附特性的影響。將B450玉米秸稈生物炭按不同比例(玉米秸稈生物炭所占質(zhì)量比分別為0、0.5%、1%、2%)與暗棕壤及黑土混合進(jìn)行培養(yǎng)30天后取樣,進(jìn)行基本理化性質(zhì)測定和模擬吸附實(shí)驗(yàn),研究玉米秸稈生物炭對土壤氮、磷吸附特征的影響。研究結(jié)果如下:(1)不同碳化溫度條件下制備的玉米秸稈生物炭的理化性質(zhì)存在差異。隨碳化溫度升高,玉米秸稈生物炭pH增大,且均呈偏堿性;全氮、全磷含量相近,但存在形態(tài)有所差異。掃描電鏡和紅外光譜分析結(jié)果表明,隨碳化溫度升高,玉米秸稈生物炭表面的微孔形變程度加劇,有利于提高其吸附性能;玉米秸稈生物炭的芳構(gòu)程度增強(qiáng),穩(wěn)定性提高。(2)不同碳化溫度條件下制備的玉米秸稈生物炭對氮、磷的吸附動力學(xué)和熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:B250玉米秸稈生物炭具有較強(qiáng)的磷釋放能力,對磷呈現(xiàn)顯著負(fù)吸附�？捎肔agergren準(zhǔn)二級動力學(xué)方程較好的描述玉米秸稈生物炭對氮、磷的吸附動力學(xué)過程。對磷的吸附速率快慢順序?yàn)?B450B350;對氮的吸附速率快慢順序?yàn)?B450B350B250。可用Langmuir方程描述玉米秸稈生物炭對氮、磷的吸附熱力學(xué)過程,對氮、磷的飽和吸附量高低順序均為:B450B350B250,對氮的飽和吸附量依次為15.04、14.11、13.11 mg/g,對磷的飽和吸附量依次為2.33、2.03、1.07×10-6 mg/g。在相同條件下,玉米秸稈生物炭對氮的飽和吸附量高于磷。(3)吸附液不同pH條件下玉米秸稈生物炭對氮、磷的吸附動力學(xué)和熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Lagergren準(zhǔn)一級動力學(xué)方程能較好的描述玉米秸稈生物炭對氮、磷的吸附動力學(xué)過程。當(dāng)吸附液pH在8-10范圍內(nèi),玉米秸稈生物炭對磷的吸附速率最快。當(dāng)吸附液pH在4-8范圍內(nèi),玉米秸稈生物炭對氮的吸附過程達(dá)到平衡所需時(shí)間均比磷的平衡時(shí)間短。Langmuir方程能較好的描述玉米秸稈生物炭對氮、磷的吸附熱力學(xué)過程。當(dāng)吸附液pH在8-10范圍內(nèi),玉米秸稈生物炭對磷的飽和吸附量最大(5.30 mg/g),吸附液pH在6-8范圍內(nèi)時(shí)次之,吸附液pH在4-6范圍內(nèi)時(shí)最小。當(dāng)吸附液pH在8-10范圍內(nèi)玉米秸稈生物炭對氮的飽和吸附量最高,為9.90 mg/g,高于對磷的飽和吸附量。(4)玉米秸稈生物炭可以加深土壤顏色,提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷以及有效氮、速效磷的含量。相較于黑土,暗棕壤的pH及全氮、全磷、有效氮、速效磷含量較低,添加生物炭后升高更明顯。(5)暗棕壤及黑土對氮、磷的吸附動力學(xué)和熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:可用Lagergren準(zhǔn)一級動力學(xué)方程擬合土壤對氮、磷的吸附動力學(xué)過程,隨玉米秸稈生物炭添加量增大,暗棕壤對氮、磷的吸附速率增大;添加玉米秸稈生物炭能提高黑土的吸附速率,但隨玉米秸稈生物炭添加量增大,吸附速率增加不明顯。黑土對氮、磷的吸附速率高于暗棕壤�？捎肔angmuir方程較好的擬合土壤對氮、磷的吸附熱力學(xué)過程。隨玉米秸稈生物炭添加量增大,暗棕壤對氮、磷的飽和吸附量增加,對氮的飽和吸附量依次為3.34、3.83、5.25、5.28 mg/g,對磷的飽和吸附量依次為3.09、3.19、3.53、3.61 mg/g,對氮、磷的固定能力增強(qiáng);黑土對氮、磷的飽和吸附量增加,隨添加量進(jìn)一步增大,增加趨勢趨于緩慢,對氮的飽和吸附量依次為4.14、8.94、10.23、10.27 mg/g,對磷的飽和吸附量依次為6.30、7.11、7.38、7.45 mg/g。黑土對氮、磷的飽和吸附量高于暗棕壤,土壤對氮的飽和吸附量高于磷。
【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈生物炭 土壤 氮 磷 吸附特征
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X71;O647.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 農(nóng)業(yè)面源污染的研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 農(nóng)業(yè)面源污染的成因及特點(diǎn)11-12
• 1.2.2 農(nóng)業(yè)面源污染的危害12-13
• 1.2.3 農(nóng)業(yè)面源污染的防治措施13-16
• 1.3 生物炭的性質(zhì)及其應(yīng)用16-19
• 1.3.1 生物炭的基本性質(zhì)16
• 1.3.2 生物炭在土壤污染防控方面的應(yīng)用16-19
• 1.4 研究內(nèi)容19-20
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法20-28
• 2.1 儀器與試劑20-21
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器20-21
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑21
• 2.2 供試材料21-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法22-26
• 2.3.1 生物炭的制備方法22
• 2.3.2 土壤的處理方法22
• 2.3.3 吸附動力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法22-23
• 2.3.4 吸附熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法23
• 2.3.5 測定及表征方法23-26
• 2.4 數(shù)據(jù)處理方法26-28
• 第3章 玉米秸稈生物炭的結(jié)構(gòu)性質(zhì)及其對磷的吸附特征28-36
• 3.1 玉米秸稈生物炭的結(jié)構(gòu)特征及基本性質(zhì)28-30
• 3.1.1 玉米秸稈生物炭的紅外光譜分析28-29
• 3.1.2 玉米秸稈生物炭的理化性質(zhì)29
• 3.1.3 玉米秸稈生物炭的表面形貌特征29-30
• 3.2 不同溫度條件下制備的玉米秸稈生物炭對磷的吸附特征30-32
• 3.2.1 對磷的吸附動力學(xué)特征30-31
• 3.2.2 對磷的吸附熱力學(xué)特征31-32
• 3.3 吸附液不同PH條件下玉米秸稈生物炭對磷的吸附特征32-35
• 3.3.1 對磷的吸附動力學(xué)特征32-34
• 3.3.2 對磷的吸附熱力學(xué)特征34-35
• 3.4 小結(jié)35-36
• 第4章 玉米秸稈生物炭對氮的吸附特征36-42
• 4.1 不同溫度條件下制備的玉米秸稈生物炭對氮的吸附特征36-38
• 4.1.1 對氮的吸附動力學(xué)特征36-37
• 4.1.2 對氮的吸附熱力學(xué)特征37-38
• 4.2 吸附液不同PH條件下玉米秸稈生物炭對氮的吸附特征38-40
• 4.2.1 對氮的吸附動力學(xué)特征38-39
• 4.2.2 對氮的吸附熱力學(xué)特征39-40
• 4.3 小結(jié)40-42
• 第5章 玉米秸稈生物炭對土壤氮磷吸附特性的影響42-53
• 5.1 玉米秸稈生物炭對土壤性質(zhì)的影響42-43
• 5.2 玉米秸稈生物炭對土壤氮吸附特征的影響43-47
• 5.2.1 對土壤氮吸附動力學(xué)特征的影響43-45
• 5.2.2 對土壤氮吸附熱力學(xué)特征的影響45-47
• 5.3 玉米秸稈生物炭對土壤磷吸附特征的影響47-51
• 5.3.1 對土壤磷吸附動力學(xué)特征的影響47-49
• 5.3.2 對土壤磷吸附熱力學(xué)特征的影響49-51
• 5.4 小結(jié)51-53
• 第6章 結(jié)論53-54
• 參考文獻(xiàn)54-61
• 作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果61-62
• 致謝62

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李力;劉婭;陸宇超;梁中耀;張鵬;孫紅文;;生物炭的環(huán)境效應(yīng)及其應(yīng)用的研究進(jìn)展[J];環(huán)境化學(xué);2011年08期

2 楊放;李心清;王兵;程建中;;生物炭在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和污染治理中的應(yīng)用[J];地球與環(huán)境;2012年01期

3 張千豐;王光華;;生物炭理化性質(zhì)及對土壤改良效果的研究進(jìn)展[J];土壤與作物;2012年04期

4 陸海楠;胡學(xué)玉;劉紅偉;;不同裂解條件對生物炭穩(wěn)定性的影響[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2013年08期

5 張晗芝;黃云;劉鋼;許燕萍;劉金山;卑其誠;藺興武;朱建國;謝祖彬;;生物炭對玉米苗期生長、養(yǎng)分吸收及土壤化學(xué)性狀的影響[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào);2010年11期

6 李飛躍;梁媛;汪建飛;趙玲;;生物炭固碳減排作用的研究進(jìn)展[J];核農(nóng)學(xué)報(bào);2013年05期

7 孟軍;陳溫福;;中國生物炭研究及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢[J];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版);2013年01期

8 郭文娟;梁學(xué)峰;林大松;徐應(yīng)明;王林;孫約兵;秦旭;;土壤重金屬鈍化修復(fù)劑生物炭對鎘的吸附特性研究[J];環(huán)境科學(xué);2013年09期

9 關(guān)連珠;周景景;張昀;張廣才;張金海;禪忠祥;;不同來源生物炭對砷在土壤中吸附與解吸的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2013年10期

10 王曉佩;薛英文;程曉如;劉蕓;;生物炭吸附去除重金屬研究綜述[J];中國農(nóng)村水利水電;2013年12期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 沈國清;;生物炭影響土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的生物學(xué)機(jī)制[A];第六屆全國環(huán)境化學(xué)大會暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

2 楊丹;劉限;劉鳴達(dá);張玉龍;;生物炭對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境改良作用的研究進(jìn)展[A];發(fā)展低碳農(nóng)業(yè) 應(yīng)對氣候變化——低碳農(nóng)業(yè)研討會論文集[C];2010年

3 黃蘋;潘波;焦杏春;;滇池底泥制備的生物炭對菲的吸附-解吸[A];持久性有機(jī)污染物論壇2011暨第六屆持久性有機(jī)污染物全國學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

4 戴中民;劉杏梅;吳建軍;汪海珍;徐建明;;用于改良酸性土壤的生物炭基本性質(zhì)的表征[A];面向未來的土壤科學(xué)（上冊）——中國土壤學(xué)會第十二次全國會員代表大會暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會論文集[C];2012年

5 閆智培;李十中;;生物質(zhì)熱解生產(chǎn)生物炭研究進(jìn)展[A];全國農(nóng)村清潔能源與低碳技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

6 陸海楠;胡學(xué)玉;陳威;;生物炭添加對土壤CO_2排放的影響[A];農(nóng)業(yè)環(huán)境與生態(tài)安全——第五屆全國農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2013年

7 孟靜靜;劉靜宇;黃少鵬;;低碳經(jīng)濟(jì)下的生物炭研究[A];低碳陜西學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2010年

8 王震宇;鄭浩;李鋒民;;濕地植物蘆竹生物炭的制備及特性表征研究[A];2010中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集(第四卷)[C];2010年

9 陳再明;陳寶梁;;不同裂解溫度制備的松木屑生物炭對萘的吸附動力學(xué)行為[A];第六屆全國環(huán)境化學(xué)大會暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

10 李程;李小平;;生物炭對灘涂鹽堿土中黑麥草生長的影響初步研究[A];2014中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會（第十二章）[C];2014年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 本報(bào)記者 劉霞;生物炭能否給地球降降溫？[N];科技日報(bào);2009年

2 記者 王靖tD;把生物炭還給農(nóng)田[N];沈陽日報(bào);2012年

3 白云水;唐山農(nóng)民發(fā)明秸稈提取生物炭新技術(shù)[N];江蘇科技報(bào);2009年

4 本報(bào)記者 張曄;生物炭能讓土壤更肥沃嗎？[N];科技日報(bào);2013年

5 記者 耿建擴(kuò)　通訊員 常云亮 王小勝;農(nóng)民王有權(quán)將秸稈變成“香餑餑”提取生物炭和焦油新技術(shù)獲國家專利[N];光明日報(bào);2009年

6 記者 班瑋;二氧化碳變害為寶的新妙招[N];新華每日電訊;2010年

7 羅冰;生物炭漸火 農(nóng)林廢棄物就地一“燜”變成寶[N];糧油市場報(bào);2011年

8 本報(bào)記者 郝曉明;為子孫留一片沃土藍(lán)天[N];科技日報(bào);2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄂洋;生物炭表面有機(jī)小分子及其活性研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 張杰;秸稈、木質(zhì)素及生物炭對土壤有機(jī)碳氮和微生物多樣性的影響[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

3 孫大荃;生物炭碳源驅(qū)動土壤微生物區(qū)系代謝作用研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 吳潔;不同秸稈還田方式與秸稈生物炭施用對農(nóng)田溫室氣體排放和土壤固碳的影響[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

5 謝淘;生物炭的特性分析及其在黃水資源化中的應(yīng)用[D];清華大學(xué);2015年

6 劉寧;生物炭的理化性質(zhì)及其在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

7 NGUYEN THI HUONG;生物質(zhì)炭對西北地區(qū)土壤質(zhì)量及作物產(chǎn)量的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

8 張偉明;生物炭的理化性質(zhì)及其在作物生產(chǎn)上的應(yīng)用[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

9 姜志翔;生物炭技術(shù)緩解溫室氣體排放的潛力評估[D];中國海洋大學(xué);2013年

10 勾芒芒;生物炭節(jié)水保肥機(jī)理與作物水炭肥耦合效應(yīng)研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李靖;不同源生物炭的理化性質(zhì)及其對雙酚A和磺胺甲VA唑的吸附[D];昆明理工大學(xué);2013年

2 李昌見;生物炭對砂壤土理化性質(zhì)及番茄生長性狀的影響及其關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 梁桓;影響生物炭基氮肥氮素釋放因素的研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 武玉;生物炭對土壤中磷的形態(tài)轉(zhuǎn)化以及有效性的影響[D];中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所;2015年

5 李陽;生物炭輸入對納帕海青稞生長與土壤微生物生態(tài)學(xué)特征的影響[D];昆明理工大學(xué);2015年

6 邱志騰;生物炭對紅壤的降酸效果與毛豆生長的影響[D];浙江大學(xué);2015年

7 吳晶;生物炭精控制備方法的研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

8 蓋霞普;生物炭對土壤氮素固持轉(zhuǎn)化影響的模擬研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

9 王麗麗;不同生物炭對鉛鋅礦尾礦重金屬污染土壤修復(fù)效果的研究[D];浙江大學(xué);2015年

10 于志紅;錳氧化物—生物炭復(fù)合材料對砷的生物有效性的影響[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

，

本文編號：842063