不同原料生物炭對(duì)水土環(huán)境修復(fù)的研究.pdf

1、近年來，隨著污水處理的普及，污泥產(chǎn)量劇增;同時(shí)隨著發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)的應(yīng)用與推廣產(chǎn)生了大量的廢棄墊料，如何發(fā)揮這些廢棄物的內(nèi)在價(jià)值，將其變廢為寶已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。熱解能夠?qū)⒂卸居泻Τ煞指咝Ы到夂头€(wěn)定化，是目前較有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N生物質(zhì)廢棄物的處置方式。生物炭(biochar)是由廢棄生物質(zhì)在厭氧或限氧環(huán)境下，熱解得到的一類穩(wěn)定的、高度芳香化的多孔狀富碳固型材料。由于生物炭含有豐富的表面含氧官能團(tuán)、發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)及豐富的元素組成，其在固碳、

2、溫室氣體減排、土壤改良和作物增產(chǎn)等多個(gè)方面具有良好的應(yīng)用前景并受到廣泛關(guān)注。本文以生活污泥和廢棄墊料為原料，在不同溫度的氮?dú)獗Ｗo(hù)無氧氣氛下熱解制備生物炭（記為W500、W600、W700和D500、D600、D700，其中W代表污泥，D代表墊料，所跟數(shù)字代表炭化溫度），利用元素分析儀、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)、BET比表面積儀、傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)等方法分析其元素組成、表面形貌及其比表面積，分析了熱解溫度對(duì)生物炭特性

3、的影響;采用批量吸附實(shí)驗(yàn)研究了吸附時(shí)間和溶液平衡濃度對(duì)生物炭吸附水溶液中Pb2+的效果;采用土壤培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)通過BCR分級(jí)提取方法研究生物炭對(duì)污染土壤中重金屬形態(tài)和微量元素形態(tài)變化影響;并采用盆栽實(shí)驗(yàn)研究生物炭對(duì)植株生物量和地上部重金屬含量累積的影響，結(jié)合生物炭特性，分析Pb、Cd化學(xué)形態(tài)隨時(shí)間的變化規(guī)律，揭示生物炭對(duì)土壤改良的效應(yīng)，以期為生物炭修復(fù)污染土壤提供理論支持。主要結(jié)論如下:
　　（1)隨著制備溫度的升高，原料結(jié)構(gòu)都被逐步破

4、壞，污泥與墊料生物炭的產(chǎn)率逐漸下降，pH值和灰分含量逐漸升高，含氧官能團(tuán)含量減少，CH2C=C、C=O等基團(tuán)逐漸減少。
　　(2)兩類生物炭對(duì)Pb2+的吸附均在24h后可達(dá)到表觀平衡。生物炭對(duì)Pb2+的吸附能力高低次序?yàn)?D500＞D600＞D700＞W(wǎng)600＞W(wǎng)700＞W(wǎng)500，其中吸附能力最佳的D500對(duì)Pb2+的飽和吸附量為97.96mg·g-1。生物炭對(duì)Pb2+的吸附過程更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，其中W600和W700對(duì)Pb

5、2+的吸附可用Freundlich等溫方程較好的擬合，而W500和墊料生物炭則更符合Langmuir模型。
　　(3)添加生物炭后，污染土壤pH值不同程度地升高，并且隨平衡時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著升高。生物炭對(duì)重金屬都有很好的固定效果，且對(duì)Pb的固定效果優(yōu)于Cd。同時(shí)，Pb在復(fù)合污染中的固定效果優(yōu)于單一污染，而Cd的固定效果與此相反。
　　(4)添加生物炭能提高蘇州青地上部的生物量，并降低植株內(nèi)Pb、Cd含量，與W600相比D500