【摘要】：生物炭是一種由生物廢棄物通過限氧或厭氧熱裂解產生的物質,近年來受到了研究者的廣泛關注。同時作為對于焚燒的替代選擇,熱裂解生物廢棄物能減少由焚燒帶來的二氧化碳、可吸入顆粒物、有機污染物的產生。由于生物炭較大的比表面積和官能團,生物炭常被作為污染物吸附劑使用在土壤、水環(huán)境中。近年來,由于抗生素的濫用,導致了土壤和水環(huán)境中抗生素的殘留,會帶來一系列的環(huán)境問題。生物炭對抗生素的吸附作用開始受到研究者的關注。同時,生物炭還被認為是一種廉價高效的土壤改良劑,有利于農作物的增產增收。為研究生物炭對抗生素的鎖定效果和土壤持水性的改變效果,本文開展了以下三方面實驗:(1)在不同溫度下制備玉米秸稈生物炭,通過對氧四環(huán)素吸附動力學和吸附熱力學實驗,研究生物炭熱裂解溫度對抗生素吸附的影響;(2)培養(yǎng)玉米秸稈生物炭、玉米芯生物炭與粘土礦物(以高嶺土為代表)的混合物,研究生物炭相互作用對氧四環(huán)素的吸附的影響;(3)研究生物炭對土壤持水性的影響,并在位于河北省某農田中施加不同劑量、不同種類生物炭,研究生物炭在實際環(huán)境中對作物的增產效果。實驗結果表明:(1)生物炭對氧四環(huán)素的吸附是一個自發(fā)的吸熱過程,高溫下(600℃)生成的生物炭對氧四環(huán)素的吸附效果更好,可能與生物炭表面關能團的變化有關;(2)在培養(yǎng)30、60、90天后,兩種生物炭與粘土礦物混合對氧四環(huán)素的吸附量上升,且高于原始粘土礦物,培養(yǎng)過程中不同離子在吸附影響上的效果不同,鈣離子對吸附影響較小,而鐵離子會一定程度上抑制吸附;(3)生物炭能提高土壤的持水性,并通過為期一年的耕作,生物炭的施加提高了實際農田中春秋兩季農作物的產量,產量隨生物炭施加量的上升而增大,不同作物的增產效果存在差別,而生物炭的施加對土壤CEC、營養(yǎng)元素等性質沒有顯著影響,所以我們認為生物炭對土壤持水性的改善作用是生物炭施加入土壤后作物增產的主要原因。
【圖文】：

圖２－３生物炭對ＯＴＣ吸附動力學（實線為Ｅｌｏｖｉｃｈ擬合曲線）逡逑ｉｇ．邋２－３邋Ｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｋｉｎｅｔｉｃｓ邋ｏｆ邋ＯＴＣ邋ｏｎｔｏ邋ｂｉｏｃｈａｒ．邋（Ｔｈｅ邋ｃｕｒｖｅｓ邋ｆｉｔｔｅｄ邋ｉｎｔｏ邋ｔｈｅ邋Ｅｌｏｖｉｃｈ擬二級吸附動力學模型、Ｅｌｏｖｉｃｈ吸附模型、Ｗｅｂｅｒ－Ｍｏｍｓ吸附模合。其中擬二級吸附動力學模型和Ｅｌｏｖｉｃｈ吸附模型為吸附反應模附模型為吸附擴散模型（Ｑｉｕ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００９）。逡逑級吸附動力學模型：１邋＋邋＾２邋Ｖｅｔ逡逑ｉｃｈ邋吸附模型：＝邋｜ｌｎ（ａｉ？）邋＋邋｜ｌｎ邋ｔｅｒ－Ｍｏｒｒｉｓ邋吸附模型：＝邋／Ｃｖ＾Ｚ２邋＋邋ｃ（？ｔ（ｍｇ／ｇ）表示ｔ時刻ＯＴＣ的吸附量，（？ｅ（ｍｇ／ｇ）表示吸附達平衡時／（ｍｇ＇ｍｉｎ））是擬二級吸附動力學模型的吸附常數(shù)，ｃ＾ｍｇ’ｇ＋ｍｉｒＴ１）表，ｂ為Ｅｌｏｖｉｃｈ吸附模型的吸附常數(shù)，／＾（ｇ邋Ｏｎｇ邋ｍｉｎＷｙ１）為粒子內擴，Ａｒａｎｃｉｂｉａ－Ｍｉｒａｎｄａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１５ｉｕ邋ｅｔ

中國地質大學（北京）碩士學位論文逡逑利用場發(fā)射掃描電鏡對不同溫度下制備的生物炭進行形貌表征，如圖２－５所示。可逡逑以發(fā)現(xiàn)，生物炭仍保留著原始玉米秸稈細胞壁的形貌，，但隨著熱裂解溫度的上升，生物逡逑炭的結構開始逐漸變薄，孔隙也逐漸發(fā)育，這種變化可能導致生物炭的比表面積增大，逡逑從而增加了生物炭對ＯＴＣ的吸附力。逡逑（２）生物炭ＦＴＩＲ表征逡逑利用ＦＴＩＲ對３００和６００°Ｃ下生成的玉米秸稈生物炭和鐵改性生物炭進行分析，結逡逑果如圖２－６所示。從測試結果中我們可以看出，三個樣品中均含有Ｓｉ－０的伸縮振動峰逡逑（１０８５、７８６ｃｍ—１）。相較于３００°Ｃ下形成的生物炭，在６００°Ｃ形成的生物炭表現(xiàn)出更強的逡逑芳香環(huán)特征峰（１１５９、１５３５邋ｃｍ—１），而脂肪鏈特征峰減弱（１４３９、２８９７邋ｃｍ—１）。結果表明，逡逑隨著熱裂解溫度的升高，生物炭官能團會發(fā)生改變，環(huán)狀結構會增多（Ａｈｍａｄ邋ｅｔａｌ．，２０１２），逡逑而前人研究中指出
【學位授予單位】：中國地質大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X53;S156.2

【參考文獻】

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本文編號：2694469