添加改性生物炭对黑土氮素吸附及淋溶特性的影响

【目的】探究金属离子改性生物炭对黑土氮素吸附和迁移特性的影响。【方法】以玉米秸秆为原材料,在450℃煅烧1.5 h条件下制备生物炭(BC),分别用KCl、ZnCl_(2)、FeCl_(3)溶液对其进行金属离子负载改性(分别命名为K-BC、Zn-BC和Fe-BC),并进行表征分析和氮素吸附试验,筛选出最佳改性生物炭;然后在黑土中添加质量分数0.3%的最佳改性生物炭(TB),以黑土作为对照(CK),探究这2个吸附体系的氮素吸附和迁移特性。【结果】Fe-BC对NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N的吸附量分别为24632.79和5253.68 mg/kg,确定Fe-BC为最佳金属离子改性生物炭。Fe-BC的比表面积和平均孔径较BC提升了9.35和6.67倍。CK和TB在pH为3时对NO_(3)^(-)-N的吸附量最大,CK在pH为9时对NH_(4)^(+)-N的吸附量最大,TB在pH为5时对NH_(4)^(+)-N的吸附量最大。相较于准二级动力学方程,Elovich方程均能更好地描述CK、TB对NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N的吸附动力学特征;相较于Freundlich方程,Langmuir方程均能更好地描述CK、TB对NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N的吸附等温线;CK、TB对NO_(3)^(-)-N的吸附反应是自发、放热且无序的,对NH_(4)^(+)-N的吸附反应是自发、吸热且无序的。在氮素迁移试验中,TB对NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N的累积淋失量分别比CK减少53.19%和30.54%。【结论】黑土中添加Fe-BC可以有效增加对NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N的吸附量,降低黑土中NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N的淋失量,从而有效减少黑土中氮素的流失。

改性Ge/TiO2催化剂降解环丙沙星的研究

目的抗生素的大量使用和肆意排放给人类生存环境和身体健康带来极大危害。制备合理、有效、无二次污染的光催化剂是光催化处理抗生素废水技术的一种重要手段。方法采用溶胶-凝胶法制备掺杂Ge的改性Ge/TiO2催化剂,分析其在不同环境条件下对废水中环丙沙星(ciprofloxacin,CPLX)的光催化降解效果,探讨不同催化剂浓度、光源、光照时间、pH、水中共存离子Cl-、NO3-浓度,5个因素对环丙沙星降解率的影响。结果改性Ge/TiO2催化剂具有良好的光催化降解性能,反应符合L-H动力学方程,降解过程表现为伪一级反应。在紫外光下,环丙沙星初始浓度为10mg/L,pH为7.5,催化剂浓度1.5g/L,光照时间150min时,降解率最高。推测了改性Ge/TiO2催化剂光催化机理,反应基本发生在催化剂表面,降解环丙沙星过程主要是自由基反应。结论在最佳条件下,对环丙沙星降解率达到97.99%。

响应面优化Ge/TiO2催化剂降解环丙沙星的初步研究

目的抗生素的大量使用和肆意排放给人类生存环境和身体健康带来极大危害。制备合理、有效、无二次污染的光催化剂是光催化处理抗生素废水技术的一种重要手段。方法采用溶胶法Ge4+为掺杂离子改性TiO2,制备Ge/TiO2催化剂,并利用响应面法(response surface method,RSM)对Ge/TiO2化剂降解废水中环丙沙星的过程进行优化,探讨煅烧温度、掺杂量、煆烧时间3个因素对环丙沙星降解效果的影响。在单因素试验的基础上,进行响应面优化试验。结果3个因素均对Ge/TiO2降解性能均有影响,其影响显著性为:煅烧温度>掺杂量>煆烧时间;确定出Ge/TiO2催化剂的最佳制备条件为:锻烧温度为571℃、掺杂量为0.26%,煅烧时间为3.1lh。结论在最优条件下,对环丙沙星降解率达到96.98%,与预测最佳结果97.09%基本符合。

Cd在吉林省3种典型土壤上的吸附及其影响因素研究

为了解Cd在不同土壤类型中的吸附特性,通过批量平衡吸附试验,探究了重金属Cd在吉林省盐碱土、黑土和白浆土3种典型土壤中的吸附行为及不同影响因素对Cd吸附特性的影响。结果表明:Cd在3种土壤中的吸附过程用Langmuir模型拟合最优,且对Cd的最大吸附量顺序为盐碱土>黑土>白浆土;与准一级动力学方程相比,准二级动力学方程对3种土壤吸附Cd的拟合效果更好,说明3种土壤对Cd的吸附过程是多重吸附共同作用的结果;Cd在3种土壤中的吸附均为自发、吸热和无序反应;在试验pH范围内(3.0～11.0),3种土壤对Cd的吸附量呈现先增加后趋于平衡的趋势;Al^(3+)和Ca^(2+)浓度的增加均使3种土壤对Cd的吸附量减少;添加生物质炭后3种土壤对Cd的吸附量增加。

生物质炭及草炭吸附模拟废水中恩诺沙星特性的研究

目的研究去除废水中恩诺沙星的方法,为治理养殖粪尿废水中恩诺沙星的残留问题提供理论依据。方法利用玉米秸秆生物质炭(BC)和草炭(PT)对废水中的恩诺沙星进行吸附实验,研究其吸附特性及不同影响因素对吸附量的影响。结果BC和PT对恩诺沙星的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir方程,吸附量随着温度的上升而增加;当pH=5.0时,两种炭的吸附量达到最大,分别为24.972和74.896mg/g;恩诺沙星在两种炭上的吸附主要为阳离子吸附,随着Ca2+背景溶液的浓度升高,吸附量逐渐下降;背景溶液离子价态的升高会抑制两种炭对恩诺沙星的吸附。结论添加BC和PT能有效去除水体中的恩诺沙星,弱酸性、低浓度、低价态背景环境均能促进对恩诺沙星的吸附。