生物炭對鉛和磺胺二甲嘧啶的吸附及其復合污染土壤的修復.pdf

1、隨著有機肥在農(nóng)田上的施用，土壤抗生素污染問題逐漸凸顯，且有機物-重金屬復合污染是普遍的存在形式。由于生物炭原材料來源廣泛、廉價易得、無二次污染，且具有固碳作用、土壤改良作用等潛在的優(yōu)勢，因此，相對于其他修復方式而言，生物炭更具有應用前景。目前，盡管生物炭已經(jīng)有針對各種重金屬及有機污染物的研究，但對于重金屬-有機物復合污染的研究還不多。
　　選取油菜秸稈和蠶砂兩種生物質(zhì)材料作為原材料，在限氧條件制備不同溫度(300-700℃)的生物

2、炭，并分別通過元素分析、比表面、熱重、紅外光譜、X-射線衍射等表征手段對其物理化學性質(zhì)進行分析。選取鉛及磺胺二甲嘧啶(SMT)為兩種目標污染物，進行動力學及等溫吸附實驗，及pH及鉛對磺胺二甲嘧啶吸附的影響實驗。此外，選取紅壤和棕壤兩種土壤，并對其進行鉛和磺胺二甲嘧啶外源復合污染，添加不同含量的生物炭進行修復，并通過BCR和TCLP兩種方法對其修復效果進行評價。結果如下:
　　(1)隨著熱解溫度的升高，生物炭的產(chǎn)率降低，pH值、比表

3、面增大，C含量及灰分含量增加。H、O、N元素含量以及H/C、O/C的比值隨溫度升高而減小，而C/N的比值增大。生物炭逐漸由無序向有序態(tài)進行轉化，其疏松的烷烴結構轉變?yōu)橹旅艿姆枷憬Y構;羥基-OH、C=O、-COOH等有機基團漸減弱甚至消失，而灰分含量逐漸增加。不同溫度下，熱解制備的生物炭具有一定的pH緩沖能力。
　　(2)不同生物炭對SMT的最大吸附量順序為:RW400＞RW300＞RW600＞R500＞R700，EW300＞EW4

4、00＞EW600＞EW700＞E500，其表面有機官能團和生物炭的比表面在吸附中占有重要作用，而由二級動力學模型可以很好地對其動力學進行擬合（其中R2＞0.99）表明，SMT在生物炭上發(fā)生了化學吸附，其表面的有機官能團和灰分組成都可能與其吸附機制有關;不同生物炭對SMT的最大吸附量順序為:RW600＞RW400＞RW500＞RW300，EW600＞EW500＞EW300，灰分組成是其吸附的最主要的機制，如磷酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽。

5、　　(3)在生物炭對SMT的吸附實驗中，溶液的pH值可以影響生物炭表面的電荷以及SMT的存在形式，影響SMT在生物炭上的吸附。總體而言，不同生物炭的最大吸附量均發(fā)生在SMT的兩個pKa值之間(pH=2.28-7.42)，且pH值越接近5，吸附量越大。另外，Pb2+會占據(jù)生物炭表面的部分吸附位點，因此，Pb2+的存在也會影響SMT在生物炭表面的吸附。
　　(4)在Pb2+和磺胺二甲嘧啶復合污染的土壤中生物炭可以有效的鈍化污染物，降低