本文關(guān)鍵詞：牛糞生物炭的制備及其對水土氮素污染修復(fù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了解決牛養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)過程帶來的牛糞利用難題和擴展牛糞在水土氮素污染修復(fù)的資源化利用途徑,本文以牛糞為原料,進行了牛糞生物炭的制備及其性能分析、對土壤氮肥淋失抑制和水中氨氮吸附作用研究,具體結(jié)果如下:牛糞制備生物炭研究表明,牛糞制備生物炭產(chǎn)率從200℃的70%下降到700℃的55%、0.5h的84.25%下降到1.5h的69.5%、100℃·h-1的70.54%下降到500℃·h-1的67.11%,而灰分從200℃的20%左右增加到700℃的35%左右、0.5h的18.21%增加到1.5h的23.52%、100℃·h-1的21.47%增加到500℃·h-1、25.52%。對牛糞生物炭性能分析表明,牛糞生物炭p H從制備溫度200℃的8.15提高到700℃的9.55;電子顯微鏡掃描(SEM)、質(zhì)譜分析(EDS)表明牛糞生物炭比牛糞具有更發(fā)達的管狀孔洞結(jié)構(gòu),K,Ca堿性物質(zhì)含量增加了200%和10%;單施生物炭處理(C)和生物炭化肥混施處理(CCF),與空白處理(CK)相比,種植后p H值、有機質(zhì)、持水量、CEC分別增加了分別提高了0.9和0.56單位、61.9%和45.5%、6.29%和7.01%、42.9%和44%,容重分別下降了17.1%和18.6%,蔬菜的鮮重在配施(CCF)條件下,株高約增幅2倍多。牛糞生物炭對土壤氮肥淋失抑制作用研究表明,隨著生物炭比例的增加,土壤淋濾液p H值逐漸升高,在10天時,生物炭添加比例5%與對照0%相比,p H值增幅最大,為12.5%。淋濾30天內(nèi),按生物炭添加比例為0%、2%、3%、4%和5%,淋濾液NH_4~+-N和NO_3~--N濃度逐漸降低。當(dāng)土壤牛糞生物炭比例為4%~5%時,與對照(0%)相比,淋濾液中NH_4~+-N、NO_3~--N和總氮累積淋失總量減少了17%、32%和32%左右,淋濾大于40天,牛糞生物炭的添加對NO_3~--N的淋失時間起到了一個延緩作用。牛糞生物炭對水中氨氮吸附作用研究表明,當(dāng)溶液p H值從3升高到11時,牛糞生物炭對氨氮的去除率從13.04%增加到55.55%;牛糞生物炭的添加量大于20g·L-1時,水中NH_4~+的去除率趨于平緩,為63.53%左右,而單位吸附量隨著牛糞生物炭的投加量的增加呈減小趨勢;水溶液中NH_4~+初始濃度為50mg·L-1時,水中氨氮的去除率最大,為46.31%。而單位吸附量卻隨著水溶液中NH_4~+初始濃度的增加,從增加速率顯著到趨于減緩。吸附平衡時間為80min。Langmuir方程比Freundlich方程更好地描述牛糞生物炭對水中氨氮的吸附行為,吸附動力學(xué)方程擬合效果為準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)(R2為0.9729)準(zhǔn)一級動力學(xué)(R2為0.9719)Elovich(R2為0.8888),牛糞生物炭對水中氨氮的吸附為自發(fā)的吸熱、單分子層吸附、化學(xué)吸附為主,伴隨著物理吸附過程。本研究制備的牛糞生物炭,不但是一種良好的土壤氮素抑制劑和水中氨氮的吸附劑,而且是一種優(yōu)良的土壤改良劑,其廉價經(jīng)濟,具有良好的牛糞資源化和產(chǎn)業(yè)化前景。
【關(guān)鍵詞】：牛糞生物炭 氮淋失 抑制作用 土壤改良 氨氮吸附 資源化利用
【學(xué)位授予單位】：沈陽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X713;X505
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-29
• 1.1 引言13-15
• 1.2 生物炭研究現(xiàn)狀15-22
• 1.2.1 生物炭概念及性質(zhì)15-16
• 1.2.2 生物炭的制備16-18
• 1.2.3 生物炭在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用18-21
• 1.2.4 生物炭技術(shù)在緩解溫室效應(yīng)領(lǐng)域研究與應(yīng)用21
• 1.2.5 生物炭技術(shù)在水處理領(lǐng)域的研究與應(yīng)用21-22
• 1.3 牛糞對環(huán)境的污染及資源化利用途徑22-24
• 1.3.1 牛糞對環(huán)境的污染22-23
• 1.3.2 牛糞的資源化利用途徑23-24
• 1.4 我國氮肥利用現(xiàn)狀及氮淋失解決措施24-26
• 1.4.1 我國氮肥利用現(xiàn)狀24-25
• 1.4.2 氮肥對環(huán)境的污染及解決措施25-26
• 1.5 水體氨氮污染及處理技術(shù)現(xiàn)狀26-27
• 1.5.1 水體氨氮污染現(xiàn)狀26
• 1.5.2 水體氨氮處理技術(shù)現(xiàn)狀26-27
• 1.6 研究的內(nèi)容、意義和技術(shù)路線27-29
• 1.6.1 研究的內(nèi)容27
• 1.6.2 研究的意義27-28
• 1.6.3 技術(shù)路線28-29
• 第2章 實驗材料及方法29-37
• 2.1 實驗材料及儀器29-30
• 2.1.1 實驗材料29
• 2.1.2 實驗主要藥品29-30
• 2.1.3 實驗儀器30
• 2.2 實驗方法與步驟30-33
• 2.2.1 牛糞生物炭的制備30
• 2.2.2 生物炭對土壤的性能分析實驗30-31
• 2.2.3 土柱模擬實驗31-32
• 2.2.4 氨氮吸附實驗32-33
• 2.3 分析測定方法33-34
• 2.4 數(shù)據(jù)分析34-37
• 2.4.1 牛糞生物炭制備實驗數(shù)據(jù)分析34
• 2.4.2 土柱模擬實驗數(shù)據(jù)分析34-35
• 2.4.3 牛糞生物炭吸附水中氨氮的數(shù)據(jù)分析35-37
• 第3章 牛糞生物炭的制備及其性能研究37-51
• 3.1 牛糞制備生物炭工藝條件研究37-40
• 3.1.1 不同制備溫度對牛糞生物炭產(chǎn)率和灰分的影響37-38
• 3.1.2 不同炭化時間對牛糞生物炭產(chǎn)率和灰分的影響38-39
• 3.1.3 不同升溫速率對牛糞生物炭產(chǎn)率和灰分的影響39-40
• 3.2 牛糞生物炭物化性質(zhì)分析40-43
• 3.2.1 不同裂解溫度對牛糞生物炭p H影響分析40-41
• 3.2.2 牛糞生物炭電子顯微鏡掃描（SEM）分析41-42
• 3.2.3 牛糞生物炭質(zhì)譜（EDS）分析42-43
• 3.3 牛糞生物炭對土壤的理化性質(zhì)及作物生長影響分析43-49
• 3.3.1 牛糞生物炭對土壤p H的影響分析43-44
• 3.3.2 牛糞生物炭對土壤有機質(zhì)的影響分析44-45
• 3.3.3 牛糞生物炭對土壤陽離子交換量(CEC)的影響45-46
• 3.3.4 牛糞生物炭對土壤持水性的影響46-47
• 3.3.5 牛糞生物炭對土壤容重的影響47-49
• 3.3.6 牛糞生物炭對蔬菜生長的影響49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第4章 牛糞生物炭對土壤氮肥淋失抑制作用研究51-59
• 4.1 牛糞生物炭對土壤氮肥淋失抑制作用51-56
• 4.1.1 牛糞生物炭對土壤淋濾液p H值的影響51-52
• 4.1.2 牛糞生物炭對淋濾液NH_4~+-N淋失影響52-54
• 4.1.3 牛糞生物炭對土壤淋濾液NO_3~--N淋失的影響54-56
• 4.1.4 牛糞生物炭對土壤淋濾液總氮淋失的影響56
• 4.2 本章小結(jié)56-59
• 第5章 牛糞生物炭對水中NH_4~+吸附作用研究59-69
• 5.1 牛糞生物炭去除水中NH_4~+的影響因素59-63
• 5.1.1 溶液初始p H值對牛糞生物炭吸附水溶液中NH_4~+影響59-60
• 5.1.2 吸附時間對牛糞生物炭吸附水溶液中NH_4~+影響60
• 5.1.3 牛糞生物炭投加量對吸附水溶液中NH_4~+影響60-62
• 5.1.4 初始濃度對牛糞生物炭吸附水溶液中NH_4~+影響62-63
• 5.2 牛糞生物炭吸附水中NH_4~+特性研究63-66
• 5.2.1 牛糞生物炭吸附水溶液中NH_4~+的吸附等溫線63-65
• 5.2.2 牛糞生物炭吸附水溶液中NH_4~+的動力學(xué)特征65-66
• 5.3 本章小結(jié)66-69
• 第6章 結(jié)論69-71
• 參考文獻71-76
• 在學(xué)期間研究成果76-77
• 致謝77-78

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本文編號：306006