孫 曉 芳 劉 志 偉 來 祺 等 生 物 炭 及 其 老 化 對 土 壤 中 多 菌 靈 吸 附 和 降 解 的 影 響 江 蘇 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 生 物 炭 及 其 老 化 對 土 壤 中 多 菌 靈 吸 附 和 降 解 的 影 響 孫曉芳 劉志偉 來 祺 陳思杰 王鳴華 施海燕 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院 江蘇南京 摘 要 為探究生物炭對多菌靈環(huán)境行為的影響 挖掘生物炭在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用潛力 以稻稈炭 果殼炭 椰殼炭為試 驗材料 通過室內(nèi)模擬試驗研究不同種類的生物炭及其老化方式對東北黑土中多菌靈吸附性能和多菌靈土壤降解的 影響 結(jié)果表明 與對照土壤相比 在東北黑土中添加 種生物炭 多菌靈的最大吸附容量分別從 提高至 稻稈炭 果殼炭 椰殼炭對多菌靈的吸附影響不大 稻稈炭和果殼炭分別經(jīng)過 種不同的 方式老化后添加到東北黑土中 種生物炭經(jīng)自然老化和氧化老化后的理論最大吸附量均下降 而經(jīng)物理老化后兩者 理論最大吸附量都增加 此外 種生物炭均能加速多菌靈在土壤中的降解 降解半衰期分別縮短了約 果殼 炭 稻稈炭 倍 椰殼炭 關(guān) 鍵 詞 多菌靈 生物炭 老化 吸附 降解 中 圖 分 類 號 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 文 章 編 號 收稿日期 基金項目 國家重點研發(fā)計劃 編號 作者簡介 孫曉芳 女 安徽阜陽人 碩士研究生 從事農(nóng)藥 殘留與環(huán)境毒理研究 通信作者 施海燕 博士 副教授 從事農(nóng)藥殘留與環(huán)境毒理研究 多菌靈是一種廣譜型苯并咪唑類殺菌劑 可用 于葉面噴霧 種子處理和土壤處理等 可以有效防 治由真菌引起的多種作物病害 在我國使用廣泛 使用量大 但多菌靈化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 存在嚴(yán)重的 殘留污染問題 其化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖 徐世積等研 究了多菌靈在油菜植株和土壤中的降解動態(tài) 試驗 結(jié)果表明 多菌靈在油菜植株中較土壤中降解緩 慢 半衰期大約為 發(fā)現(xiàn)高劑量的多菌 靈會破壞試驗動物的睪丸 導(dǎo)致不育 農(nóng)業(yè)上的水稻秸稈 果殼 椰殼等農(nóng)副產(chǎn)物 一 般采用露天焚燒或直接還田的方式進(jìn)行處理 在一 定程度上也會直接或間接引起溫室氣體過量排放 環(huán)境污染問題 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的生物炭是指 由生物質(zhì) 秸稈 木屑 禽畜糞便 污泥等 在完全或 部分缺氧狀態(tài)下高溫 慢熱解生成的一類 富含碳 高度芳香化的固態(tài)物質(zhì) 其具有豐富的孔 隙結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán) 具有較大的比表面積和較強(qiáng) 的穩(wěn)定性 已有相關(guān)報道指出 生物炭能夠減弱 溫室效應(yīng)及重金屬污染對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響 此 外 經(jīng)生物炭改良過的土壤可以增強(qiáng)對農(nóng)藥的吸附 能力 減少農(nóng)藥的淋溶 進(jìn)而減小對土壤生物的影 響 邵翼飛等在研究生物炭對噻蟲胺在土壤 中的吸附劑降解的影響中 重點發(fā)現(xiàn)了生物炭制備 過程中不同的熱解溫度和原材料的使用會顯著改 變生物炭 土壤混合體系的理化性質(zhì) 進(jìn)而影響其 對噻蟲胺的吸附與降解 此外 白金龍等研究發(fā) 現(xiàn) 在對水中新煙堿類殺蟲劑的去除方面 較自然 條件下的生物炭 實驗室條件下的生物炭具有更優(yōu) 的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 更有利于其對啶蟲脒和噻蟲胺的吸 附和去除 生物炭在土壤中的應(yīng)用被認(rèn)為是提 高土壤質(zhì)量和碳長期固存的一種機(jī)制 然而 生物 炭對農(nóng)藥行為的影響 特別是長期而言 仍然不太 明確 現(xiàn)有多項研究表明土壤和生物炭的互作及生 物炭的老化會對這一過程造成影響 等 研究了不同老化期的生物炭改良土壤中阿特拉津 和菲的吸附影響 結(jié)果顯示生物炭的表面積隨著老 化的時間先增大后減小 生物炭改良土壤中阿特拉 津和菲的吸附量先增加后明顯減少 礦物顆粒 可以覆蓋生物炭的反應(yīng)表面 從而減小生物炭對農(nóng) 藥等有機(jī)化合物吸附的能力 但生物炭老化對其 吸附能力的影響仍需進(jìn)一步研究 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 針對多菌靈在農(nóng)田中的殘留污染問題以及農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)中缺乏可進(jìn)一步加快土壤中農(nóng)藥降解的材 料 本研究利用模擬試驗探究 種生物炭對多菌靈 的吸附和降解特性的影響 確定 種可實際施用于 田間的生物炭材料 旨在為降低農(nóng)田中多菌靈的殘 留量及其對土壤環(huán)境的毒害作用提供理論依據(jù) 材 料 與 方 法 試驗材料 供試材料 試驗材料主要有 多菌靈 標(biāo)準(zhǔn)品 分析純 廣 西西隴化工股份有限公司 次氯酸鈉 上海 博景化工有限公司 乙腈 分析純 天津科密歐化 學(xué)試劑有限公司 果殼炭 鞏義市北山口竹清潔活 性炭廠 稻桿炭 溧陽市德勝活性炭廠 椰殼炭 鄭 州市永信凈水材料有限公司 東北黑土 采自吉林 省長春市 種生物炭基本生產(chǎn)性指標(biāo)見表 試驗儀器設(shè)備 試驗儀器主要有 高效液相色譜儀 檢測器 美國 科 技有限公司 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士 公司 電子天平 瑞士塞多利斯天平有限 公司 超聲波清洗機(jī) 寧波江南儀器 廠 振蕩培養(yǎng)箱 上海知楚儀器有限公司 臺式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器有限公司 渦流混合器 德國 集團(tuán) 氮氣發(fā)生器 上海精密科學(xué)儀器有限公 司 有機(jī)系針式過濾器 上海安譜實驗科技股份有 限公司 表 種 生 物 炭 基 本 生 產(chǎn) 性 能 指 標(biāo) 類型 粒度 目 值 比表面積 碘吸附值 總孔容積 灰分 果殼炭 稻稈炭 椰殼炭 色譜條件 色譜柱 色譜柱 柱溫為 流 動相為乙腈 乙酸水溶液 體積 比 流速為 檢測波長為 進(jìn)樣 量為 在此條件下 多菌靈的保留時間為 多菌靈標(biāo)樣色譜圖見圖 試驗方法 試驗土壤預(yù)處理及生物炭的老化 稱取 東北黑土于燒杯中 加水至土壤飽和持水量 的 用保鮮膜將燒杯封口 置于人工氣候箱中 恒溫 恒濕 預(yù)培養(yǎng) 周 陰干 碾碎 過 目篩備用 對供試 種生物炭 果殼炭和稻桿 炭 進(jìn)行人工加速模擬老化試驗 自然老 化 將 種生物炭放入塑料容器中 置于室外陽光通 風(fēng)處 持續(xù)培養(yǎng) 個月 進(jìn)行自然老化 物理老 化 凍融循環(huán)試驗?zāi)M 分別稱取 種生物炭 于 離心管 按照固液比 加入無菌 水 保證生物炭都被充分浸潤 每天在 條 件下冷凍 再在室溫條件下放置融化 持續(xù) 個周期 周期 凍融結(jié)束后 用氮氣吹干 稱其質(zhì)量后 裝在密封的自封袋中備用 化學(xué) 氧化 老化 分別稱取 種生物炭于 離心管 以固液比 加入 次氯酸鈉 溶液 在 條件下振蕩 離心去除上清 重復(fù) 次 然后用無菌水洗至無 溶出 再用氮 氣吹干 稱其質(zhì)量后 裝在密封的自封袋中備用 吸附試驗 分別稱取 預(yù)培土于 具塞三角瓶中 按照 的質(zhì)量比分別加 入 種生物炭及 種老化生物炭 在 條件下于振蕩培養(yǎng)箱中振搖 使生 物炭與預(yù)培土充分混勻 另設(shè)無添加生物炭土壤對 照 參照 化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則 第 部分 土壤吸附 解吸試驗 采用振蕩平衡法 對 供試生物炭土進(jìn)行土壤吸附試驗 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 吸附動力學(xué)試驗 取若干 錐形瓶 分別 稱取上述 種生物炭土 于錐形瓶 按照水土 比為 加入 質(zhì)量濃度為 的多菌靈水溶液 加入 氯化鈣維持離子 強(qiáng)度 用封口膜將錐形瓶封好 在 條件下于振蕩培養(yǎng)箱中振搖 分別于 取適量土壤懸濁液至具塞 離心管中 離心 取上清 過 水相濾膜 再進(jìn)行高效液相色譜檢測 每個處理重復(fù) 次 等溫吸附試驗 取若干 錐形瓶 分別稱 取上述 種生物炭土 于錐形瓶 按照水土比 為 加入 質(zhì)量濃度分別為 的多菌靈水溶液 加入 氯化鈣維持離子強(qiáng)度 用封口膜將錐 形瓶封好 在 條件下于振蕩培養(yǎng) 箱中振搖 后 取土壤懸濁液至離心管中 離心 取上清 過 水相濾膜 再進(jìn)行高效液相色譜檢測 每個處理重 復(fù) 次 降解試驗 參照 節(jié)分別設(shè)置 果殼炭土 稻桿炭土 椰殼炭土 果 殼炭土 稻桿炭土 椰殼炭土處理組 另 設(shè)無添加生物炭土壤對照 多菌靈在不同生物炭土壤中的降解 分 別稱取 上述供試土壤于 錐形瓶中 加入多菌靈標(biāo)準(zhǔn)溶液 使土壤中的添加濃度為 再用純水調(diào)節(jié)土壤含水量至飽和含水量的 置于常溫培養(yǎng)箱內(nèi)避光培養(yǎng) 分別于 取樣檢測多菌靈含量 每個處理重 復(fù) 次 培養(yǎng)過程中要及時調(diào)節(jié)土壤含水量 使其 保持原有持水狀態(tài) 土壤樣品中多菌靈的檢測 準(zhǔn)確稱取 土壤樣品于 離心管中 加入 甲 醇 渦旋 超聲 離心 取全部上清 再加入 甲醇 重復(fù)上述操作 合 并上清液 用氮氣吹干 流動相定容后過 有機(jī)相濾膜 再進(jìn)行高效液相色譜檢測 數(shù)據(jù)分析 多菌靈的吸附模型 吸附動力學(xué)試驗采用 準(zhǔn)一級動力學(xué)方程 公式 準(zhǔn)二級動力學(xué)方程 公式 進(jìn)行擬合 式中 和 分別表示在 時刻和平衡時刻的吸附容 量 表示準(zhǔn)一級動力學(xué)速率常數(shù) 表示準(zhǔn)二級動力學(xué)速率常數(shù) 等溫吸附試驗采用 方程進(jìn) 行數(shù)據(jù)擬合 式中 表示平衡時的污染物濃度 和 分別表示平衡吸附容量和最大吸附容量 和 分別是 常 數(shù) 常數(shù) 為吸附等溫線非線性指數(shù) 多菌靈降解動力學(xué) 多菌靈在土壤中的降 解通過一級動力學(xué)方程擬合 土壤降解動力學(xué)方程 和降解半衰期按公式 和公式 進(jìn)行計算 式中 和 分別表示多菌靈的初始濃度和 時刻 多菌靈在土壤中的濃度 為速率常數(shù) 為 降解時間 為降解半衰期 結(jié) 果 與 分 析 種生物炭對土壤中多菌靈吸附的影響 由圖 可知 開始 內(nèi)各個組的吸附速率均 非?？?多菌靈的吸附方式主要為表面吸附 在之 后 多菌靈吸附的速度相對放緩 這可能是由 于生物炭表面的活性位點被占據(jù) 導(dǎo)致吸附速率越 來越慢 后 多菌靈在溶液中的濃度逐漸達(dá)到了 平衡 從吸附動力學(xué)曲線可以看出 添加的生物炭 對多菌靈的吸附能力影響大小順序為果殼炭 稻 桿炭 椰殼炭 吸附動力學(xué)速率方程的擬合結(jié)果 見表 與準(zhǔn)一級動力學(xué)速率方程相比 準(zhǔn)二級動 力學(xué)速率方程對吸附多菌靈的動力學(xué)過程的擬合 效果較好 準(zhǔn)二級吸附模型是以化學(xué)吸 附為前提 因此認(rèn)為添加 種生物炭后 多菌靈在土 壤中的吸附過程主要為化學(xué)吸附所控制 決 定溶液達(dá)到平衡的難易程度 越大越容易達(dá)到平 衡 從結(jié)果可以看出 的大小順序為果殼炭土 稻稈炭土 椰殼炭土 表明含吸附能力越強(qiáng)的生物 炭 溶液中的多菌靈越容易達(dá)到平衡 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 多菌靈在添加不同生物炭的東北黑土中的等 溫吸附試驗結(jié)果 圖 表 表明 添加不同生物炭 的東北黑土對多菌靈的吸附符合 方程 添加不同生物炭對多菌靈吸附能力的 影響差異較大 理論最大吸附量 表現(xiàn)為果殼炭土 稻稈炭土 椰殼炭 土 對照 添加果殼炭 和稻桿炭土壤對多菌靈的理論最大吸附量分別比 對照增加了 倍 表 不 同 生 物 炭 土 對 多 菌 靈 吸 附 的 動 力 學(xué) 參 數(shù) 吸附對象 處理 準(zhǔn)一級動力學(xué)參數(shù) 準(zhǔn)二級動力學(xué)參數(shù) 多菌靈 果殼炭土 稻桿炭土 椰殼炭土 對照 不同老化方式對生物炭吸附能力的影響 果殼炭和稻稈炭經(jīng)老化后對多菌靈的吸附能 力均產(chǎn)生了影響 圖 與未經(jīng)老化生物炭土相比 物理老化后 種生物炭土對多菌靈的吸附能力均 提高 而經(jīng)自然老化和氧化老化后 種生物炭土對 多菌靈的吸附能力均降低 氧化老化下降的幅度大 于自然老化 由表 可知 老化后的果殼炭土對多 菌靈的吸附符合 方程 擬合 的理論最大吸附量 的大小順序為物理老化 未老化 自然老化 表 多 菌 靈 在 不 同 生 物 炭 土 中 的 吸 附 等 溫 方 程 擬 合 參 數(shù) 吸附對象 處理 方程參數(shù) 方程參數(shù) 多菌靈 果殼炭土 稻桿炭土 椰殼炭土 對照 氧化老化 稻稈炭土 經(jīng) 種不同方式老化后對多菌靈的吸附與 方程 和 方程 擬 合都有較好的相關(guān)性 且 方程擬合的理論 最大吸附量 大小順序同果殼生物炭土 經(jīng)物理 老化后 果殼炭土對多菌靈的吸附能力略有提高 理 論最大吸附量由 提高到 而 稻桿炭土對多菌靈的吸附能力大幅提高 理論最大吸 附量由原來的 提高到 生物炭對土壤中多菌靈降解的影響 多菌靈在不同生物炭土中的降解符合一級動 力學(xué)模型 圖 在室內(nèi)條件下 多菌靈在對照土 果殼炭土 果殼炭土 稻稈炭土 稻桿炭土 椰殼炭土和 椰殼炭土 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 表 多 菌 靈 在 種 老 化 生 物 炭 土 壤 中 的 吸 附 等 溫 方 程 擬 合 參 數(shù) 處理 方程參數(shù) 方程參數(shù) 未老化果殼炭土 自然老化果殼炭土 物理老化果殼炭土 氧化老化果殼炭土 未老化稻稈炭土 自然老化稻稈炭土 物理老化稻稈炭土 氧化老化稻稈炭土 中的降解半衰期分別為 結(jié)果表明 果殼炭對多菌靈降 解的促進(jìn)效果最強(qiáng) 稻桿炭次之 椰殼炭最弱 降解 半衰期分別約縮短了 倍 椰殼炭吸附 多菌靈的能力較弱 添加初期對土壤中有效態(tài)多菌 靈的濃度影響不大 但隨著時間的變化 添加 椰殼炭和 椰殼炭處理組多菌靈的含量均明顯 少于對照組 討 論 與 結(jié) 論 多菌靈是一種能夠有效防治由真菌引起的多 種作物病害的廣譜性殺菌劑 在國內(nèi)應(yīng)用廣泛 但 由于農(nóng)藥的不合理應(yīng)用存在嚴(yán)重的殘留污染問題 本研究通過在東北黑土中添加 種生物炭 研究生 物炭對多菌靈土壤吸附的影響 結(jié)果表明 添加果 殼生物炭和稻稈生物炭后 可使土壤對多菌靈的吸 附容量增加 即生物炭能成為生物炭 土壤體系吸 附多菌靈的主導(dǎo)因素 而添加椰殼炭對多菌靈的 理論最大吸附量與對照沒有明顯差異 在對污染 土壤修復(fù)方面 生物炭由于其多孔結(jié)構(gòu)和表面豐富 的含氧官能團(tuán) 使得其可以作為去除污染物的良好 吸附劑 生物炭的類型是影響生物炭吸附性能 的一個重要因素 取決于不同原材料在制備生物炭 過程中的微孔隙數(shù)量變化 從而導(dǎo)致生物炭比表面 積大小差異 在袁帥等的研究中 殼類生物炭比表 面積較其他幾類生物炭都大 其他依次為糞污 秸 稈 木質(zhì)和污泥 生物炭比表面積越大 碳氧比 越大 其親水性和極性降低 對疏水性污染物親和 力增強(qiáng) 即表現(xiàn)為對有機(jī)污染物吸附作用增強(qiáng) 本 試驗結(jié)果與此結(jié)論相符 果殼炭和稻稈炭均可以快 速地吸附土壤中的多菌靈 且果殼炭的吸附能力強(qiáng) 于稻稈炭 施入土壤中生物炭在老化過程中伴隨著一系 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 列生物非生物作用 其理化性質(zhì)隨之發(fā)生變化 進(jìn) 而生物炭的老化必然會對土壤中污染物的吸附產(chǎn) 生影響 本研究結(jié)果表明 稻稈炭和果殼炭經(jīng)過 種不同的方式老化后添加到土壤中 其等溫吸附試 驗結(jié)果符合 方程 經(jīng)物理老化后 種生 物炭對多菌靈的理論最大吸附量都增加 經(jīng)自然老 化和氧化老化后對多菌靈的理論最大吸附量均降 低 這與吳文衛(wèi)等的研究結(jié)果 相符 此外 何麗 芝等關(guān)于新墾紅壤和熟化紅壤的研究中表明 添加 新鮮的竹炭和稻草炭均增加了土壤對吡蟲啉的吸 附 而自然老化處理后的土壤吸附能力降低 是由 于土壤中的水溶性有機(jī)物 占據(jù)生物炭的吸 附位點并堵塞其孔隙所致 文方園等選擇過氧 化氫作為氧化劑模擬了生物炭化學(xué)老化過程 進(jìn)而 對其老化前后的表面性質(zhì)及對雙酚 的吸附性能 進(jìn)行表征 結(jié)果顯示 經(jīng)氧化老化后 生物炭芳 香結(jié)構(gòu)被破壞的同時其表面生成大量含氧自由基 團(tuán) 使極性增強(qiáng) 水分子與含氧官能團(tuán)通過氫鍵結(jié) 合生成水膜 覆蓋表面吸附活性位點從而導(dǎo)致生物 炭對有機(jī)污染物雙酚 的吸附作用減弱 生物炭施用到土壤中會通過多種相互作用改 變土壤體系的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)而影響農(nóng)藥的降解行 為 研究表明 種生物炭均能加速多菌靈在土壤 中的降解 果殼炭對多菌靈降解的促進(jìn)效果最強(qiáng) 稻桿炭次之 椰殼炭最弱 可能是由于添加生物炭 能夠增加土壤的有機(jī)碳 腐殖質(zhì)和有機(jī)質(zhì)的含量 提高了土壤酶活力 進(jìn)而改變土壤中微生物群落結(jié) 構(gòu) 從而有利于土壤中微生物對污染物的降解作 用 黃拓研究發(fā)現(xiàn) 土壤中多菌靈的降解會因 土壤類型以及微生物的存在而發(fā)生變化 生物炭對 土壤多菌靈降解的影響亦會受其添加比例的影響 增加生物炭的添加量對多菌靈的降解速率有所增 強(qiáng) 但農(nóng)藥在土壤中的降解行為會受到土壤對 農(nóng)藥的吸附能力的影響 添加生物炭的土壤對農(nóng)藥 的吸附能力大大增強(qiáng) 可能導(dǎo)致農(nóng)藥在土壤中的降 解速率減慢 這方面還有待進(jìn)一步研究 參 考 文 獻(xiàn) 李立穎 姜興榮 梁 爽 等 多菌靈在蘋果生產(chǎn)中的農(nóng)藥殘留表 現(xiàn)和生產(chǎn)建議 北方園藝 徐世積 何 影 李思齊 等 環(huán)境中可電離有機(jī)化合物生物有效 性研究進(jìn)展 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報 劉笑生 陸海鷹 崔紅標(biāo) 等 秸稈生物炭還田應(yīng)用及環(huán)境風(fēng)險綜 述 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 王 凡 屈忠義 生物炭對鹽漬化農(nóng)田土壤的改良效果研究進(jìn)展 北方農(nóng)業(yè)學(xué)報 李 佳 鄧鈞尹 周 偉 等 生物炭與硝化抑制劑對菜地綜合溫 室效應(yīng)的影響 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報 蔣欣梅 薛冬冬 于錫宏 等 玉米秸稈生物炭對鎘污染土壤中小 白菜生長的影響 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報 雷文娟 周向陽 生物炭對農(nóng)藥降解產(chǎn)物三氯吡啶醇在土壤中遷 移的影響研究 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 王欣鈺 高 斯 孫長龍 等 生物炭對污染土壤修復(fù)的研究進(jìn)展 遼寧化工 邵翼飛 張 鵬 劉愛菊 生物炭對噻蟲胺在土壤中吸附和降解 的影響 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報 白金龍 郭 麗 石冬瑾 等 杉木生物炭對水中啶蟲脒和噻蟲 胺的吸附特性 環(huán)境工程學(xué)報 劉先才 平英華 韓柏和 等 秸稈綜合利用技術(shù)裝備發(fā)展中存 在的問題及對策 安徽農(nóng)學(xué)通報 增刊 國家市場監(jiān)督管理總局 化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則第 部分 土壤吸附 解吸試驗 北京 中 國標(biāo)準(zhǔn)出版社 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期 張涵瑜 王兆煒 高俊紅 等 蘆葦基和污泥基生物炭對水體中 諾氟沙星的吸附性能 環(huán)境科學(xué) 袁 帥 趙立欣 孟海波 等 生物炭主要類型 理化性質(zhì)及其研 究展望 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報 吳文衛(wèi) 周丹丹 生物炭老化及其對重金屬吸附的影響機(jī)制 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報 何麗芝 張小凱 吳慧明 等 生物質(zhì)炭及老化過程對土壤吸附 吡蟲啉的影響 環(huán)境科學(xué)學(xué)報 文方園 陳 建 田路萍 等 過氧化氫氧化對生物炭表面性質(zhì) 的改變及其對雙酚 吸附的影響 生態(tài)毒理學(xué)報 黃 拓 污泥生物炭的制備及對土壤中多菌靈吸附和降解的影 響研究 深圳 深圳大學(xué) 李 國 亭 李 康 麗 張 帥 陽 等 木 質(zhì) 纖 維 素 生 物 炭 對 亞 甲 基 藍(lán) 和 四 環(huán) 素 的 吸 附 對 比 研 究 江 蘇 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 木 質(zhì) 纖 維 素 生 物 炭 對 亞 甲 基 藍(lán) 和 四 環(huán) 素 的 吸 附 對 比 研 究 李國亭 李康麗 張帥陽 劉迎旭 王 寧 譚云飛 華北水利水電大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院 河南鄭州 鄭州市污水凈化有限公司 河南鄭州 摘 要 以木質(zhì)纖維素為原料 采用限氧熱解法制備木質(zhì)纖維素生物炭 以亞甲基藍(lán)和四環(huán)素為目標(biāo)污染物 通過批 試驗方法考察了生物炭熱解溫度和溶液初始 值條件等對吸附的影響 以及吸附的動力學(xué)和熱力學(xué) 研究結(jié)果發(fā) 現(xiàn) 熱解溫度為 時木質(zhì)纖維素生物炭對 種污染物的吸附能力最強(qiáng) 酸化和未酸化處理木質(zhì)纖維素生物炭對 種污染物的吸附能力有明顯的差異 溶液初始 值條件對吸附過程有較大影響 吸附動力學(xué)研究表明 種污染 物在木質(zhì)纖維素生物炭上的吸附可能以化學(xué)吸附為主 由 吸附等溫方程知 時木質(zhì)纖維素生物炭對 亞甲基藍(lán)和四環(huán)素的最大吸附量分別達(dá)到 和 熱力學(xué)分析證明生物炭對 種污染物的吸附 過程均為自發(fā)和吸熱過程 關(guān) 鍵 詞 木質(zhì)纖維素生物炭 亞甲基藍(lán) 四環(huán)素 吸附動力學(xué) 吸附熱力學(xué) 中 圖 分 類 號 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 文 章 編 號 收稿日期 基金項目 國家自然科學(xué)基金 編號 中英 一帶一路 合 作項目 作者簡介 李國亭 男 河南葉縣人 博士 教授 主要從事水 處理物化處理技術(shù)及應(yīng)用研究 生物炭 是木材 動物糞便 秸桿 樹葉 等生物質(zhì)在缺氧條件下生成的熱解殘余物 屬于黑 炭的一種 因原材料生物質(zhì)來源廣泛而得到廣泛關(guān) 注 其主要組成元素為碳 氫 氧 氮等 含碳量 多在 以上 生物炭具有高度的芳香化結(jié)構(gòu) 這 種結(jié)構(gòu)特點使其具有更高的化學(xué)和生物學(xué)穩(wěn)定性 可長期保存于環(huán)境和古沉積物中而不易被礦化 其 半衰期長達(dá) 年 因此被認(rèn)為是穩(wěn)定的 碳 庫 同時 研究發(fā)現(xiàn) 生物炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié) 構(gòu) 較大的比表面積及豐富的羧基 酚羥基和酸酐 等表面官能團(tuán) 這些獨特的表面物理化學(xué)結(jié)構(gòu)特點 使得生物炭具有良好的吸附效果和穩(wěn)定性 能夠有 效吸附環(huán)境介質(zhì)中的有機(jī)和無機(jī)污染物 目前 有各種處理方法包括高級氧化和吸附等 用來去除水中的有機(jī)污染物 在這些方法中 吸附 法因低價 高效 操作簡單以及無有毒副產(chǎn)物產(chǎn)生 等特點受到廣泛應(yīng)用 木質(zhì)纖維素是使用天然 木材經(jīng)過化學(xué)與物理方法處理獲得的有機(jī)絮狀物 質(zhì) 是一種綠色環(huán)保的材料 它具有比表面積 大 延展性佳 無毒無味 分散性好等優(yōu)點 廣 泛用于建筑與家居行業(yè) 本研究以木質(zhì)纖維素為 原材料 采用限氧熱解法制備了木質(zhì)纖維素生物 炭 將其用于去除水中有機(jī)污染物研究 在水溶液 中 亞甲基藍(lán)是正電性的 酸性橙 是負(fù)電性的 而 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 年第 卷第 期