生物炭吸附機(jī)理及固肥效果的初步研究.pdf

1、為了實現(xiàn)黃姜皂素廢渣的資源化，延伸固體廢物綜合利用的產(chǎn)業(yè)鏈，本研究探討了黃姜皂素廢渣為原料制備生物炭的后續(xù)利用效果及機(jī)理，研究結(jié)果將為豐富生物炭的應(yīng)用理論和應(yīng)用途徑提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對生物炭的工業(yè)化的生產(chǎn)具有理論和現(xiàn)實指導(dǎo)意義。
　　本研究主要分為兩個方面：首先利用黃姜皂素廢渣制備的生物炭作為吸附劑，分別進(jìn)行了靜態(tài)和動態(tài)吸附實驗，靜態(tài)吸附法是以亞甲基藍(lán)溶液為試驗水樣，考察了時間、溫度、初始濃度、生物炭投加量以及振蕩速度等因素對生物炭吸

2、附亞甲基藍(lán)的影響，并采用正交試驗進(jìn)行實驗條件的優(yōu)化，最后進(jìn)行吸附等溫線擬合和吸附動力學(xué)的機(jī)理探究。動態(tài)吸附實驗是以Pb2+溶液為模擬重金屬廢水，以一定流速流過自制生物炭吸附柱，分別改變生物炭添加量、初始Pb2+濃度、廢水流速和 pH值等實驗條件，繪制在不同條件下的穿透曲線，并利用Thomas和Yoon-Nelson模型探討了生物炭對Pb2+的吸附動力學(xué)模型。同時，利用自制的淋溶裝置，將上述生物炭及以生物炭為載體制備的緩釋肥分別填充到沙質(zhì)

3、土壤和土質(zhì)土壤，測定營養(yǎng)元素的24h初期溶出率和9d累積釋放率，以考察二者的初步固肥效果。
　　實驗結(jié)果表明：
　?。?）靜態(tài)吸附單因素實驗結(jié)果表明：生物炭對亞甲基藍(lán)的吸附量隨著初始濃度，溫度，時間和振蕩速度的增加而增加，隨著則生物炭投加量的增加而減少；吸附效率分別隨著生物炭投加量、溫度、時間、振蕩速度的增加而增加，隨著初始濃度的增加而降低。
　?。?）靜態(tài)吸附實驗數(shù)據(jù)更符合Freundlich方程，計算的理論平衡吸附

4、量與實際平衡吸附量基本一致。Freundlich參數(shù)值1/n為0.21，介于0.1～0.5，說明易于吸附；KF為6.58L/g，說明該吸附屬于不均勻表面吸附。生物炭對亞甲基藍(lán)的吸附動力學(xué)符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程，計算的理論平衡吸附量與實際平衡吸附量基本一致，說明該吸附是以化學(xué)吸附為速率控制步驟。
　?。?）動態(tài)吸附單因素實驗結(jié)果表明：相同條件下穿透時間隨著生物炭投加量的增加而延長；隨著初始濃度和流速的增大，穿透時間急劇縮短；pH值越高

5、，穿透時間越長，當(dāng)pH值大于4時，穿透時間基本保持不變。
　　（4）Thomas和Yoon-Nelson模型都能夠很好地描述生物炭對Pb2+的動態(tài)吸附數(shù)據(jù)，并且能夠很準(zhǔn)確地分別預(yù)測吸附量和50％穿透時的穿透時間。
　?。?）沙子和土壤氮元素及磷元素的初期溶出率和累計釋放率都隨著生物炭的量的增加而減小。
　?。?）生物炭基-緩釋肥對沙柱和土柱中氮元素的初期溶出率和累計溶出率都有所減小。
　?。?）在生物炭和生物炭基