【摘要】:生物炭(Biochar)由于其表面積巨大,表面官能團豐富而被人們廣泛用于環(huán)境治理中。然而,生物炭運用在紅壤重金屬鉛鎘復合穩(wěn)定化的研究則鮮有報道。本研究選擇柚子皮和谷殼為生物質(zhì)源,選取HTT(最高熱解溫度)300℃、400℃、500℃,停留時間2h、5h及18℃/min升溫速率條件下制備生物炭,并將生物炭運用到鉛鎘污染紅壤的穩(wěn)定化技術(shù)研究中。試驗所用土樣為高嶺石型紅壤。通過對生物炭和處理土樣的表征分析掌握了所制備的生物炭基本特性,初步闡釋出生物炭對紅壤鉛鎘復合重金屬同步修復的穩(wěn)定化機理。主要研究結(jié)果如下:(1)柚子皮熱解階段為180~430℃,質(zhì)量損失60%;碳化階段為420~500℃,質(zhì)量損失20%。谷殼熱解階段為260~350℃,質(zhì)量損失45%;碳化階段為350~630℃,質(zhì)量損失30%。當HTT超過碳化階段溫度時,只剩10%的殘余灰燼。(2)隨著熱解溫度升高生物炭的表面結(jié)構(gòu)越復雜,表面官能團由簡單的烴烷基、羥基、羧基、酯基等開始向芳香化縮合,至500℃時基本完成芳香化轉(zhuǎn)化。這些表面官能團能夠提供大量的化學吸附位點,有助于鉛鎘吸附穩(wěn)定化。熱解停留時間對表面結(jié)構(gòu)影響不明顯。(3)不同條件制備的生物炭對土壤鉛鎘的穩(wěn)定化效果,HTT300℃生物炭的要高于HTT500℃的;5h碳化停留時間的生物炭穩(wěn)定化處理組比2h的有更長期的穩(wěn)定化優(yōu)勢,C35組和P35組的穩(wěn)定效果最好。對土壤鎘,柚子皮生物炭穩(wěn)定化效果要優(yōu)于谷殼組,短期內(nèi)(穩(wěn)定化時間16d)呈現(xiàn)明顯的波動狀態(tài),16d之后則表現(xiàn)穩(wěn)定增長。各生物炭處理組對土壤鉛的穩(wěn)定化效果在16~32d后穩(wěn)定效果有明顯增長。(4)模擬鉛添加穩(wěn)定試驗可得,C35和P35生物炭在較低鉛濃度(C組添加以下)下均對鉛有更好的穩(wěn)定化效果,但16倍以上添加則表現(xiàn)為活化作用。P10組最優(yōu)穩(wěn)定化效果為A組的32d處理,鉛、鎘穩(wěn)定化率分別為57.6%和48.6%;P5組最優(yōu)穩(wěn)定效果為原土組的2d處理,鉛、鎘穩(wěn)定化率分別達59.2%和55.2%;C5組最優(yōu)穩(wěn)定效果為原土組的4d處理,鉛、鎘穩(wěn)定化率分別為55.9%、32.6%。隨著土壤鉛含量增加,對紅壤鎘總體影響不大。對紅壤鉛鎘,C5組短期穩(wěn)定作用明顯,但長期效果不顯著,柚子皮生物炭則表現(xiàn)短期內(nèi)有波動,中長期效果的更明顯。(5)C組生物炭對紅壤鉛的平均穩(wěn)定容量最大,C5組13.01 mg/g、P5組17.78mg/g、P10組8.93 mg/g。生物炭對紅壤鎘平均穩(wěn)定容量最大為:C5組為原土組0.012 mg/g、P5組為A組0.026 mg/g,P10組為原土組0.017 mg/g。柚子皮生物炭對紅壤鉛鎘穩(wěn)定容量更大,P5組單位穩(wěn)定容量最大,最優(yōu)投加量應(yīng)為5%(w:w)柚子皮生物炭添加。(6)結(jié)合各表征分析可知,生物炭對土壤鉛鎘的穩(wěn)定化作用主要不是靠表面物理吸附,而是靠-OH、甲基、亞甲基、-C=O、R-C-O等官能團的化學吸附為主。土壤鉛鎘和生物炭上的羥基、羧基酯基等官能團發(fā)生化學吸附,生成二十八烷醇鉛(C36H70O4Pb)、L-苯丙氨酸二鎘(C18H20CdN2O4)等金屬-有機配合物、以及難溶解的砷酸鉛(PbAs2O6)等化學沉淀,從而達到穩(wěn)定土壤重金屬的目的。
[Abstract]:......
【學位授予單位】:南昌大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2017
【分類號】:X53
【參考文獻】
相關(guān)期刊論文 前10條
1 賴長鴻;顏增光;廖博文;李松蔚;賀鴻志;黎華壽;陳桂葵;;皇竹草生物炭的結(jié)構(gòu)特征及其對Cr(Ⅵ)的吸附性能[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報;2016年06期
2 劉釗;文明;劉洋;黃愛萍;李厚;萬富;柳阿芳;;熱解柚子皮吸油材料的制備及性能[J];環(huán)境工程學報;2016年04期
3 孫園園;徐玲玲;馮旭東;關(guān)萍;;藿香薊的鎘積累、生物量及葉綠素熒光參數(shù)對不同梯度鎘脅迫的響應(yīng)[J];廣西植物;2015年05期
4 梁桓;索全義;侯建偉;劉長濤;;不同炭化溫度下玉米秸稈和沙蒿生物炭的結(jié)構(gòu)特征及化學特性[J];土壤;2015年05期
5 陳軍;成金華;;中國礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的環(huán)境影響[J];中國人口·資源與環(huán)境;2015年03期
6 梁峰;毛艷麗;劉雪平;陳松濤;閆永勝;邵盼陽;;柚子皮生物炭對Cd~(2+)的吸附性能研究[J];化學試劑;2015年01期
7 高英;陳漢平;袁巧霞;王賢華;楊海平;吳可;曹洪亮;;反應(yīng)溫度和停留時間對纖維素水熱解產(chǎn)物理化特性的影響[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2014年17期
8 孫巖;吳啟堂;許田芬;翟曉峰;林曉燕;王慧;;土壤改良劑聯(lián)合間套種技術(shù)修復重金屬污染土壤:田間試驗[J];中國環(huán)境科學;2014年08期
9 高譯丹;梁成華;裴中健;李明遙;謝飛;;施用生物炭和石灰對土壤鎘形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響[J];水土保持學報;2014年02期
10 曹宇;陳明;張佳文;李有丹;馮流;;硫化鈉對土壤中鉛鎘的固定效果[J];環(huán)境工程學報;2014年02期
相關(guān)博士學位論文 前4條
1 張振宇;生物炭對稻田土壤鎘生物有效性的影響研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學;2013年
2 謝志剛;柑橘皮生物活性炭研制及滲濾液后續(xù)處理技術(shù)研究[D];重慶大學;2009年
3 閆振;落葉松樹皮熱解特性及熱解油制膠技術(shù)研究[D];北京林業(yè)大學;2006年
4 周建斌;竹炭環(huán)境效應(yīng)及作用機理的研究[D];南京林業(yè)大學;2005年
相關(guān)碩士學位論文 前5條
1 徐楠楠;生物炭對Cd污染土壤鈍化修復效應(yīng)研究[D];吉林大學;2014年
2 武娜娜;殼聚糖改性吸附劑的制備及其在重金屬污染的污水和土壤處理中的應(yīng)用[D];華南理工大學;2014年
3 夏磊;重金屬污染土的工程性質(zhì)試驗研究[D];合肥工業(yè)大學;2014年
4 伊如汗;炭石灰對土壤中的Pb和Cd的化學固定修復[D];北京化工大學;2013年
5 張向軍;石灰、粉煤灰處理Cd、Pb、Cr污染土壤的試驗研究[D];重慶大學;2009年
,
本文編號:
2456613
本文鏈接:http://sikaile.net/shengtaihuanjingbaohulunwen/2456613.html