改性生物炭對(duì)水中阿特拉津的吸附行為及應(yīng)用研究.pdf

1、在農(nóng)業(yè)中，農(nóng)藥可以保護(hù)農(nóng)作物不受病害、蟲害、草害的侵害并且對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)有重要作用。但是，過量的施用農(nóng)藥以及農(nóng)藥所具有的難降解和水溶性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)土壤、水環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，進(jìn)而對(duì)人類健康構(gòu)成威脅。阿特拉津(AT)作為全球范圍內(nèi)廣泛使用的農(nóng)藥，能有效控制闊葉類雜草的生長，因此被廣泛應(yīng)用在玉米、小麥、高粱、果樹、甘蔗等農(nóng)田中來控制雜草的生長。然而，施用的農(nóng)藥往往僅有小部分作用于靶標(biāo)雜草上，大部分會(huì)殘留在土壤中，長期殘留積累的阿特拉津會(huì)對(duì)后茬

2、敏感作物產(chǎn)生藥害，而且隨著降雨或灌溉發(fā)生物理遷移，通過地表徑流進(jìn)入河流及地下水，對(duì)人類賴以生存的飲用水安全構(gòu)成直接威脅。阿特拉津的“三致”危害使得控制其污染迫在眉睫。處理阿特拉津污染有很多方法，其中吸附法是行之有效的方法，國內(nèi)外工作者也致力于尋找一種高性能、廉價(jià)，綠色吸附劑。生物炭具有的特殊表面性質(zhì)，它可以作為一種高性能的綠色吸附劑，并且國內(nèi)外研究者也對(duì)生物炭進(jìn)行改性研究，提高它的吸附性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了阿特拉

3、津的使用現(xiàn)狀以及污染狀況，闡述了阿特拉津?qū)θ祟愐约吧姝h(huán)境的危害。本實(shí)驗(yàn)使用了兩種化學(xué)改性方法，低溫厭氧熱解條件下制備了改性生物炭，并研究了生物炭的基本特性和對(duì)污染物吸附行為。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究了原始生物炭和兩種改性生物炭的結(jié)構(gòu)特征和表面性質(zhì)，比較了原始和改性生物炭材料對(duì)典型農(nóng)藥阿特拉津的吸附性能，探討了環(huán)境pH值等因素對(duì)吸附行為的影響，通過吸附劑對(duì)阿特拉津的動(dòng)力學(xué)、等溫吸附和熱力學(xué)等探究了相關(guān)吸附機(jī)制。⑵采用小麥秸稈為原料在氮?dú)獗Ｗo(hù)下45

4、0℃進(jìn)行熱解，并通過對(duì)秸稈進(jìn)行不同的前處理，成功制備出原始生物炭(BC)、氯化鋅改性生物炭(ZnBC)、磷酸改性生物炭(PBC)用于去除水中的阿特拉津。⑶改性生物炭比原始生物炭有更高的產(chǎn)量，且具有巨大的比表面積（是原始生物炭的5-6倍），更發(fā)達(dá)的微孔和介孔結(jié)構(gòu)（是原始生物炭的7-9倍），這可能是由于加入的氯化鋅和磷酸對(duì)生物質(zhì)起到了纖維素分解作用，在炭化過程中加速了生物質(zhì)的脫水作用，進(jìn)而使孔隙增加。這樣的結(jié)構(gòu)特征對(duì)阿特拉津的吸附具有顯著影

5、響，兩種改性生物炭的吸附量是原始生物炭的8-9倍，表現(xiàn)出了優(yōu)異的吸附性能。⑷通過Langmuir和Freundlich模型對(duì)三種生物炭吸附阿特拉津的結(jié)果進(jìn)行擬合分析，得出生物炭去除阿特拉津的過程更符合Freundlich模型，化學(xué)吸附作用在吸附過程中起了重要作用。通過熱力學(xué)研究表明，改性生物炭對(duì)阿特拉津的吸附是放熱反應(yīng)，原始生物炭對(duì)阿特拉津的吸附是吸熱反應(yīng)，改性生物炭在不同溫度下保持有非常高的吸附量。⑸通過準(zhǔn)一動(dòng)力學(xué)、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)和顆粒