新型改性稻壳生物炭材料对镉污染土壤钝化效果的研究

中国耕地镉污染问题严峻,重金属钝化技术日益受到广泛关注,该技术的关键在于所施用钝化剂的钝化性能。为寻求高效镉污染土壤钝化剂,以稻壳生物炭为基体,采用磷酸化-钙盐复合改性手段制备新型复合稻壳生物炭材料用于镉污染土壤的钝化修复。采用SEM-EDS、FTIR表征材料形貌和表面功能基团,采用盆栽试验研究材料对镉污染土壤的钝化效果及小白菜镉积累的影响。结果表明,复合磷酸化稻壳生物炭(TFQ)材料表面存在大量磷酸根和–OH,大量镉吸附于TFQ材料表面上。与空白对照、稻壳生物炭(DT)和磷酸化稻壳生物炭(DTY)处理相比,TFQ对土壤镉的钝化效果最佳,TFQ处理中土壤镉形态分布规律为铁锰氧化物结合态>残渣态≈可交换态>有机结合态>碳酸盐结合态。与空白对照相比,TFQ处理后土壤中可交换态镉大幅向铁锰氧化物结合态转变,约94%土壤镉以铁锰氧化物结合态存在,残渣态比例较其他处理提高,约占2.3%,明显增强了土壤镉化学稳定性。TFQ显著提高了土壤pH值、电导率和土壤阳离子交换量,促进了小白菜生长,并显著降低小白菜叶片中镉含量。综上所述,TFQ对增强土壤镉稳定性和降低小白菜叶片镉含量具有良好效果。

稻壳生物炭对矿区重金属复合污染土壤中Cd、Zn形态转化的影响

明确稻壳生物炭的农业生态效应对合理利用其修复矿区重金属复合污染土壤具有重要意义。通过盆栽试验,研究了稻壳生物炭不同施用量(0、5、10、20、50、100 g·kg^(-1))对重金属复合污染土壤p H、CEC和Cd、Zn赋存形态转化的影响。结果表明:与对照相比,稻壳生物炭的添加使土壤p H升高0.18~0.29个单位,CEC提高32.89%(5.68 cmol·kg^(-1));同时,重金属复合污染土壤中弱酸提取态Cd、Zn分别降低21.88%、19.63%,氧化态Cd、Zn分别降低24.12%、18.62%,可还原态Cd、Zn分别降低13.72%、8.97%;而使残渣态Cd、Zn分别升高115.56%、39.45%。综上所述,稻壳生物炭的添加提高了矿区重金属复合污染土壤的p H和CEC,促进了重金属复合污染土壤中Cd、Zn的弱酸提取态、可氧化态和可还原态向化学性质稳定的残渣态转化,降低了土壤重金属的有效性,实现了对重金属复合污染土壤的修复。

稻壳生物炭/醋酸酯淀粉-尿素复合膜的结构和性能

采用流延法制备了醋酸酯淀粉(AS)∶尿素(UR)∶稻壳生物炭(RHBC)质量比分别为8∶1∶1、8∶2∶1、8∶4∶1的RHBC/AS-UR复合膜,利用SEM、FTIR、XRD、TGA等测试手段对RHBC/AS-UR复合膜的微观形态和结构性能进行了研究,采用流化床喷雾包膜装置制备了RHBC/AS-UR包膜UR肥并测试了其释放特性。结果表明:RHBC能够均匀的分散于RHBC/AS-UR复合膜中,与UR-AS交联体间形成了“固体桥”的微观结构,结合紧密,同时,RHBC的添加可以提高复合膜的热稳定性。UR的添加可以提高复合膜的延展性能,当UR质量分数为18.2wt%时,RHBC/AS-18.2wt%UR复合膜的力学性能达到最佳,断裂伸长率提高了约500%。UR释放特性试验结果表明,与未包膜UR相比,不同质量比的RHBC/AS-UR包膜UR均能有效降低UR态氮的释放速率,其中,RHBC/AS-18.2wt%UR包膜UR在连续24h浸泡后的总释放率最小(81%),表现出更好的缓慢释放性能。