發(fā)布時(shí)間：2020-06-03 06:59

【摘要】：生物炭是一種由生物廢棄物通過限氧或厭氧熱裂解產(chǎn)生的物質(zhì),近年來受到了研究者的廣泛關(guān)注。同時(shí)作為對(duì)于焚燒的替代選擇,熱裂解生物廢棄物能減少由焚燒帶來的二氧化碳、可吸入顆粒物、有機(jī)污染物的產(chǎn)生。由于生物炭較大的比表面積和官能團(tuán),生物炭常被作為污染物吸附劑使用在土壤、水環(huán)境中。近年來,由于抗生素的濫用,導(dǎo)致了土壤和水環(huán)境中抗生素的殘留,會(huì)帶來一系列的環(huán)境問題。生物炭對(duì)抗生素的吸附作用開始受到研究者的關(guān)注。同時(shí),生物炭還被認(rèn)為是一種廉價(jià)高效的土壤改良劑,有利于農(nóng)作物的增產(chǎn)增收。為研究生物炭對(duì)抗生素的鎖定效果和土壤持水性的改變效果,本文開展了以下三方面實(shí)驗(yàn):(1)在不同溫度下制備玉米秸稈生物炭,通過對(duì)氧四環(huán)素吸附動(dòng)力學(xué)和吸附熱力學(xué)實(shí)驗(yàn),研究生物炭熱裂解溫度對(duì)抗生素吸附的影響;(2)培養(yǎng)玉米秸稈生物炭、玉米芯生物炭與粘土礦物(以高嶺土為代表)的混合物,研究生物炭相互作用對(duì)氧四環(huán)素的吸附的影響;(3)研究生物炭對(duì)土壤持水性的影響,并在位于河北省某農(nóng)田中施加不同劑量、不同種類生物炭,研究生物炭在實(shí)際環(huán)境中對(duì)作物的增產(chǎn)效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)生物炭對(duì)氧四環(huán)素的吸附是一個(gè)自發(fā)的吸熱過程,高溫下(600℃)生成的生物炭對(duì)氧四環(huán)素的吸附效果更好,可能與生物炭表面關(guān)能團(tuán)的變化有關(guān);(2)在培養(yǎng)30、60、90天后,兩種生物炭與粘土礦物混合對(duì)氧四環(huán)素的吸附量上升,且高于原始粘土礦物,培養(yǎng)過程中不同離子在吸附影響上的效果不同,鈣離子對(duì)吸附影響較小,而鐵離子會(huì)一定程度上抑制吸附;(3)生物炭能提高土壤的持水性,并通過為期一年的耕作,生物炭的施加提高了實(shí)際農(nóng)田中春秋兩季農(nóng)作物的產(chǎn)量,產(chǎn)量隨生物炭施加量的上升而增大,不同作物的增產(chǎn)效果存在差別,而生物炭的施加對(duì)土壤CEC、營養(yǎng)元素等性質(zhì)沒有顯著影響,所以我們認(rèn)為生物炭對(duì)土壤持水性的改善作用是生物炭施加入土壤后作物增產(chǎn)的主要原因。
【圖文】：

圖２－３生物炭對(duì)ＯＴＣ吸附動(dòng)力學(xué)（實(shí)線為Ｅｌｏｖｉｃｈ擬合曲線）逡逑ｉｇ．邋２－３邋Ｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｋｉｎｅｔｉｃｓ邋ｏｆ邋ＯＴＣ邋ｏｎｔｏ邋ｂｉｏｃｈａｒ．邋（Ｔｈｅ邋ｃｕｒｖｅｓ邋ｆｉｔｔｅｄ邋ｉｎｔｏ邋ｔｈｅ邋Ｅｌｏｖｉｃｈ擬二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型、Ｅｌｏｖｉｃｈ吸附模型、Ｗｅｂｅｒ－Ｍｏｍｓ吸附模合。其中擬二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型和Ｅｌｏｖｉｃｈ吸附模型為吸附反應(yīng)模附模型為吸附擴(kuò)散模型（Ｑｉｕ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００９）。逡逑級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型：１邋＋邋＾２邋Ｖｅｔ逡逑ｉｃｈ邋吸附模型：＝邋｜ｌｎ（ａｉ？）邋＋邋｜ｌｎ邋ｔｅｒ－Ｍｏｒｒｉｓ邋吸附模型：＝邋／Ｃｖ＾Ｚ２邋＋邋ｃ（？ｔ（ｍｇ／ｇ）表示ｔ時(shí)刻ＯＴＣ的吸附量，（？ｅ（ｍｇ／ｇ）表示吸附達(dá)平衡時(shí)／（ｍｇ＇ｍｉｎ））是擬二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型的吸附常數(shù)，ｃ＾ｍｇ’ｇ＋ｍｉｒＴ１）表，ｂ為Ｅｌｏｖｉｃｈ吸附模型的吸附常數(shù)，／＾（ｇ邋Ｏｎｇ邋ｍｉｎＷｙ１）為粒子內(nèi)擴(kuò)，Ａｒａｎｃｉｂｉａ－Ｍｉｒａｎｄａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１５ｉｕ邋ｅｔ

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文逡逑利用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)不同溫度下制備的生物炭進(jìn)行形貌表征，如圖２－５所示�？慑义弦园l(fā)現(xiàn)，生物炭仍保留著原始玉米秸稈細(xì)胞壁的形貌，，但隨著熱裂解溫度的上升，生物逡逑炭的結(jié)構(gòu)開始逐漸變薄，孔隙也逐漸發(fā)育，這種變化可能導(dǎo)致生物炭的比表面積增大，逡逑從而增加了生物炭對(duì)ＯＴＣ的吸附力。逡逑（２）生物炭ＦＴＩＲ表征逡逑利用ＦＴＩＲ對(duì)３００和６００°Ｃ下生成的玉米秸稈生物炭和鐵改性生物炭進(jìn)行分析，結(jié)逡逑果如圖２－６所示。從測(cè)試結(jié)果中我們可以看出，三個(gè)樣品中均含有Ｓｉ－０的伸縮振動(dòng)峰逡逑（１０８５、７８６ｃｍ—１）。相較于３００°Ｃ下形成的生物炭，在６００°Ｃ形成的生物炭表現(xiàn)出更強(qiáng)的逡逑芳香環(huán)特征峰（１１５９、１５３５邋ｃｍ—１），而脂肪鏈特征峰減弱（１４３９、２８９７邋ｃｍ—１）。結(jié)果表明，逡逑隨著熱裂解溫度的升高，生物炭官能團(tuán)會(huì)發(fā)生改變，環(huán)狀結(jié)構(gòu)會(huì)增多（Ａｈｍａｄ邋ｅｔａｌ．，２０１２），逡逑而前人研究中指出
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X53;S156.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2694469