基于養(yǎng)分高效保持的檸條生物炭加工工藝篩選與評(píng)價(jià).pdf

1、關(guān)于檸條生物炭對(duì)水環(huán)境中硝態(tài)氮（NO3--N）、銨態(tài)氮（NH4+-N）的高效吸附研究是實(shí)現(xiàn)廢棄有機(jī)資源制備生物炭用于土壤養(yǎng)分保持的關(guān)鍵。本文以土壤養(yǎng)分高效保持為出發(fā)點(diǎn)，研究了檸條生物炭不同加工工藝，并輔以液相吸附試驗(yàn)，篩選了最佳生產(chǎn)工藝，并討論了吸附體系中的環(huán)境因子（主要是吸附質(zhì)初始濃度、反應(yīng)時(shí)間、溶液初始pH、生物炭投加量、其他共存離子等）對(duì)檸條生物炭吸附NO3--N和NH4+-N的影響。
　　本試驗(yàn)所得結(jié)果主要如下:
　

2、　(1)隨熱解溫度和炭化時(shí)間的增加，檸條生物炭的產(chǎn)率下降，檸條生物炭的pH增加。隨熱解溫度的升高，檸條生物炭含碳量增加;含氧量減小;含氮量較穩(wěn)定。檸條生物炭的CEC表現(xiàn)為總體下降趨勢，與對(duì)應(yīng)的O/C比值呈正相關(guān)。檸條生物炭的比表面積與總孔體積隨熱解溫度升高、炭化時(shí)間延長先增大后減小。結(jié)合對(duì)SEM分析結(jié)果，較低熱解溫度和較短炭化時(shí)間下受熱表面較為光滑，層狀結(jié)構(gòu)不明顯;隨熱解溫度的升高和炭化時(shí)間的延長，炭架結(jié)構(gòu)清晰，大量中小孔開始出現(xiàn)使得生

3、物炭表面呈蜂窩狀，此時(shí)比表面積與總孔體積開始增大;熱解溫度和炭化時(shí)間繼續(xù)增加時(shí)，層狀結(jié)構(gòu)邊緣有部分坍塌，孔壁被燒蝕的程度加劇，表面愈發(fā)粗糙，此時(shí)對(duì)應(yīng)的比表面積與總孔體積比之前有所下降。
　　(2)不同加工工藝下制備的檸條生物炭對(duì)NO3--N的都有良好的吸附效果。以對(duì)NO3--N的吸附量為優(yōu)選條件，確定了熱解溫度為650℃、炭化時(shí)間3h為制備基于NO3--N吸附的最佳檸條生物炭生產(chǎn)工藝，對(duì)NO3--N的吸附率達(dá)到了78.67％。

4、r>　　(3)以基于NO3--N吸附篩選出來的最佳檸條生物炭，即熱解溫度為650℃、炭化時(shí)間3h下制備的檸條生物炭為研究對(duì)象，改變液相吸附體系中的環(huán)境因子對(duì)檸條生物炭吸附NO3--N造成了如下影響:檸條生物炭對(duì)NO3--N吸附率隨著檸條生物炭投加量的增加而增大。隨著pH的升高，檸條生物炭對(duì)NO3--N的吸附量，總體是下降的。檸條生物炭對(duì)NO3-N的吸附量在吸附時(shí)間為10min時(shí)，就已達(dá)到平衡狀態(tài)，吸附速率非?？臁Ｒ隢H4+作為競爭離子

5、，隨著NH4+離子強(qiáng)度的增大，檸條生物炭對(duì)NO3--N的吸附量逐漸減小。Langmuir和Freundlich吸附方程對(duì)檸條生物炭吸附NO3--N的擬合效果最好，Langmuir吸附方程得出的理論最大吸附量為120.64mg/g，由D-R方程得，該吸附過程主要為化學(xué)吸附。檸條生物炭作為NO3--N吸附劑，吸附溶液中NO3--N的推薦條件為:熱解溫度650℃，炭化時(shí)間3h，吸附時(shí)間為10-30min，吸附環(huán)境pH為3-5，溶液含NO3--

6、N濃度為70-100mg/L，以及檸條生物炭投加量控制在0.4g-0.5g。
　　(4)不同加工工藝下制備的檸條生物炭對(duì)NH4+-N都有一定的吸附效果。以對(duì)NH4+-N的吸附量為優(yōu)選條件，確定了熱解溫度為500℃、炭化時(shí)間3h為制備基于NH4+-N吸附的檸條生物炭生產(chǎn)工藝，對(duì)NO3--N的吸附率達(dá)到了33.13％。
　　(5)以基于NH4+-N吸附篩選出來的最佳檸條生物炭，即熱解溫度為500℃、炭化時(shí)間3h下制備的檸條生物炭

7、為研究對(duì)象，改變液相吸附體系中的環(huán)境因子對(duì)檸條生物炭吸附NH4+-N造成了如下影響:檸條生物炭對(duì)NH4+-N吸附率隨著檸條生物炭投加量的增加而增大。隨著pH的升高，檸條生物炭對(duì)NH4+-N的吸附量變化呈持續(xù)增長趨勢。檸條生物炭對(duì)NH4+-N的吸附量在吸附時(shí)間為10min時(shí)，就已達(dá)到平衡狀態(tài)，吸附速率非?？?。引入NO3-作為競爭離子，隨著NO3-離子強(qiáng)度的增大，檸條生物炭對(duì)NH4+-N的吸附量先升高再下降，最后趨于穩(wěn)定。Freundlic

8、h吸附方程對(duì)檸條生物炭吸附NH4+-N的擬合效果最好，Langmuir吸附方程得出的理論最大吸附量為21.38mg/g。檸條生物炭作為NH4+-N吸附劑，吸附溶液中NH4+-N的推薦條件為:吸附時(shí)間為10min，吸附環(huán)境pH為7-9，溶液含NH4+-N濃度為70-90mg/L，以及檸條生物炭投加量控制在0.4g-0.5g。
　　(6)鑒于檸條生物炭對(duì)NO3--N和NH4+-N的吸附試驗(yàn)分析結(jié)果，推薦熱解溫度450-500℃、炭化時(shí)