生物炭吸附機(jī)理及固肥效果的初步研究.pdf

1、為了實(shí)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(duì)生物炭的工業(yè)化的生產(chǎn)具有理論和現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。
　　本研究主要分為兩個(gè)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(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，靜態(tài)吸附法是以亞甲基藍(lán)溶液為試驗(yàn)水樣，考察了時(shí)間、溫度、初始濃度、生物炭投加量以及振蕩速度等因素對(duì)生物炭吸

2、附亞甲基藍(lán)的影響，并采用正交試驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化，最后進(jìn)行吸附等溫線擬合和吸附動(dòng)力學(xué)的機(jī)理探究。動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)是以Pb2+溶液為模擬重金屬?gòu)U水，以一定流速流過(guò)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(shí)驗(yàn)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(duì)Pb2+的吸附動(dòng)力學(xué)模型。同時(shí)，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(cè)定營(yíng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　?。?）靜態(tài)吸附單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：生物炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量隨著初始濃度，溫度，時(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更符合Freundlich方程，計(jì)算的理論平衡吸附

4、量與實(shí)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(shuō)明易于吸附；KF為6.58L/g，說(shuō)明該吸附屬于不均勻表面吸附。生物炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算的理論平衡吸附量與實(shí)際平衡吸附量基本一致，說(shuō)明該吸附是以化學(xué)吸附為速率控制步驟。
　?。?）動(dòng)態(tài)吸附單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：相同條件下穿透時(shí)間隨著生物炭投加量的增加而延長(zhǎng)；隨著初始濃度和流速的增大，穿透時(shí)間急劇縮短；pH值越高

5、，穿透時(shí)間越長(zhǎng)，當(dāng)pH值大于4時(shí)，穿透時(shí)間基本保持不變。
　?。?）Thomas和Yoon-Nelson模型都能夠很好地描述生物炭對(duì)Pb2+的動(dòng)態(tài)吸附數(shù)據(jù)，并且能夠很準(zhǔn)確地分別預(yù)測(cè)吸附量和50％穿透時(shí)的穿透時(shí)間。
　?。?）沙子和土壤氮元素及磷元素的初期溶出率和累計(jì)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(duì)沙柱和土柱中氮元素的初期溶出率和累計(jì)溶出率都有所減小。
　?。?）在生物炭和生物炭基