生物炭對(duì)水中氨氮和磷酸鹽吸附性能研究.pdf

1、造成水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象的主要營(yíng)養(yǎng)鹽元素是氮和磷，所以氨氮和磷酸鹽的去除對(duì)于控制水體富營(yíng)養(yǎng)化有著重要作用。在常用的氮磷去除方法中，吸附法是一種快速、高效、操作簡(jiǎn)便、沒(méi)有二次污染、可回收且低成本的方法。我國(guó)小麥秸稈資源相當(dāng)豐富，合理利用小麥秸稈不僅可以避免資源的浪費(fèi)，還可以減少?gòu)U棄物的排放，保護(hù)環(huán)境。本課題以小麥秸稈為原材料在不同溫度下制成生物炭，并使用FeCl3溶液對(duì)其改性，研究了生物炭及改性生物炭對(duì)氨氮和磷酸鹽的吸附性能，考察了溫度、投加

2、量以及pH對(duì)吸附的影響，同時(shí)還研究了吸附磷前后生物炭中磷的形態(tài)特征。主要結(jié)論如下：
　　隨著熱解溫度的提高，生物炭的陽(yáng)離子交換量（CEC）會(huì)降低。生物炭對(duì)氨氮的吸附動(dòng)力學(xué)與準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程相符，吸附熱力學(xué)與Langmuir方程相符，理論最大吸附量Q隨熱解溫度的升高而下降，與生物炭的CEC呈現(xiàn)出了顯著的正相關(guān)性。生物炭對(duì)氨氮的去除率隨溫度的升高而上升，吸附的吉布斯自由能變（ΔG）小于0，焓變（ΔH）大于0，熵變（ΔS）大于0，說(shuō)明該

3、吸附是自發(fā)的吸熱過(guò)程，且吸附后體系的無(wú)序性增加。生物炭對(duì)氨氮的去除率隨著投加量的增加而增加，隨pH的升高而先升高后下降，最適宜pH在8左右。
　　氯化鐵改性生物炭（M-400-Fe）對(duì)磷的吸附效果最好，平衡吸附量為4.685 mg/g，是生物炭（M-400）改性前的12.33倍。M-400和M-400-Fe對(duì)磷的吸附動(dòng)力學(xué)均更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，吸附熱力學(xué)均更符合Langmuir方程，M-400-Fe的理論最大吸附量Q為10.1

4、2 mg/g，是M-400的19.42倍。M-400-Fe對(duì)磷的去除率隨溫度的升高而下降，吸附的ΔG小于0，ΔH小于0，ΔS小于0，說(shuō)明該吸附是自發(fā)的放熱過(guò)程，且吸附后體系的有序性增加。M-400-Fe對(duì)磷的去除率隨著投加量的增加而增加，隨pH的升高而先升高后下降，最適宜pH在7左右。
　　M-400吸附磷前后交換態(tài)磷含量增幅最大，占總增量的82.1％。M-400-Fe吸附磷后鋁結(jié)合態(tài)磷、自生磷、碎屑磷和有機(jī)磷的變化不明顯，而交換