改性稻壳炭和改性沸石对红壤磷有效性的影响

为探究改性稻壳炭、改性沸石对红壤磷素有效性的影响,以稻壳炭(R)、HCl改性稻壳炭(HR)、沸石(Z)、铵化沸石(NZ)、低温活化沸石(RZ)和铵化低温活化沸石(NRZ)为试验材料,以1%、3%、5%和8%的剂量添加到混合肥料中并与供试红壤充分混合,经过7、14、28和56 d的室内培养后测定土壤有效磷含量,并通过土壤盆栽试验研究添加5%改性稻壳炭、改性沸石对玉米磷肥利用率的影响。研究结果表明,在土壤培养的第7、14和28 d,沸石、稻壳炭改性方式和添加量对土壤有效磷含量影响显著(P<0.01),且其交互作用对土壤有效磷含量影响显著(P<0.01),添加量是影响土壤有效磷含量有关参数的主要决定因子。在不同稻壳炭、沸石改性方式和添加剂量处理下,土壤有效磷含量增加,磷肥固定率降低。沸石经铵化和低温活化处理后,吸附能力和吸附容量增加,提高了土壤中磷素有效性。稻壳炭经HCl氧化改性处理后,对土壤中磷素的吸附能力增强,降低了土壤对磷的固定作用。混合肥料中添加5%改性稻壳炭、改性沸石后,玉米磷素利用率比对照提高了34.45%~45.53%,但各添加材料处理间差异不显著。

改性稻壳炭对Pb^(2+)、Cd^(2+)的吸附特性

以稻壳制备成的稻壳炭为原材料,并经碱溶液活化制成改性稻壳炭吸附剂,表征其吸附性能机理,为农业废弃物稻壳的开发利用提供理论指导。通过单因素实验探究了吸附剂投加量、Pb^(2+)或Cd^(2+)的初始质量浓度、pH值、振荡速度、吸附时间、温度6个因素对Pb^(2+)或Cd^(2+)吸附效果的影响,通过红外光谱、扫描电镜测定了改性前后及吸附前后稻壳炭的表面官能团及形貌结构,通过正交实验探究吸附最佳实验条件,发现改性吸附剂对Pb^(2+)或Cd^(2+)的吸附效果比未改性的好。正交实验表明改性稻壳炭对Pb^(2+)吸附的适宜条件为10.0 g/L的吸附剂投加量、50 mg/L的Pb^(2+)初始质量浓度、pH值为4.00、2.0 h、25℃,吸附率可达97.47%;对Cd^(2+)吸附的适宜条件为8.0 g/L的吸附剂投加量、50 mg/L的Cd^(2+)初始质量浓度、pH值为4.50、2.0 h、25℃,吸附率可达98.75%。同等实验条件下,当质量浓度<60 mg/L时,改性稻壳炭的吸附率Cd^(2+)>Pb^(2+),反之则相反。准二级动力学模型、Langmuir吸附等温线能更好地描述改性稻壳炭对Pb^(2+)和Cd^(2+)的吸附特性。经碱溶液改性后的稻壳炭孔隙结构更为发达,吸附性能良好,可用于处理重金属废水,具有将农业废弃物资源循环利用的价值和前景。

改性稻壳生物炭对水中金霉素和土霉素的吸附特征

以稻壳生物炭(BC)为原料,采用KOH和KMnO_(4)进行改性,得到改性生物炭K-BC,Mn-BC和共改性生物炭K-Mn-BC。采用BET、SEM和FTIR等手段对其微观结构和组成进行表征,通过初始浓度、pH和温度等单因素实验研究改性前后生物炭对盐酸金霉素(CTC)、盐酸土霉素(OTC)的吸附行为和去除率影响。结果表明,KOH活化会制造更多的炭结构缺陷,比表面积和孔体积可达685.99m^(2)/g和0.34cm^(3)/g,较原始生物炭提高了1倍以上。准二级动力学和Freundlich模型可以较好地拟合生物炭吸附CTC和OTC的过程。热力学分析表明,稻壳生物炭对CTC、OTC的吸附是一个自发的吸热过程。溶液pH、二价阳离子对吸附影响比较大;稻壳生物炭吸附水中CTC、OTC主要是通过氢键作用、静电作用及π-π堆积作用。K-BC吸附效果较BC显著提高,且环境适应性更强,对水中CTC、OTC的去除具有较大的应用潜力。

改性稻壳生物炭对水中反硝化过程和N_(2)O排放的影响

为探究H_(2)O_(2)改性和NaBH_(4)改性稻壳生物炭(BC-H_(2)O_(2)和BC-NaBH_(4))对反硝化过程和N_(2)O排放的影响及机理,在制备并测定BC-H_(2)O_(2)和BC-NaBH_(4)理化性质及其表面含氧官能团含量基础上,将未改性生物炭(BC)、BC-H_(2)O_(2)和BC-NaBH_(4)以1%(w/V)的比例分别加入含有厌氧反硝化细菌(DB)的培养体系,开展DB去除模拟废水中低浓度硝酸盐(约10mg/L,以N计)的室内培养实验.结果表明,H_(2)O_(2)改性增加了生物炭表面的羧基含量,而NaBH_(4)改性增加了生物炭表面的内酯基和酚羟基含量.另外,傅立叶变换红外光谱分析表明,与BC相比,BC-H_(2)O_(2)的C=O含量明显增加.DB+BC-H_(2)O_(2)和DB+BC-NaBH_(4)处理的反硝化速率峰值较DB+BC处理提前12h出现,且分别高17.50%和6.32%.与DB+BC处理相比,DB+BC-NaBH_(4)处理的N_(2)O累积排放量增加10.43%,但差异不显著;DB+BC-H_(2)O_(2)处理的N_(2)O累积排放量显著增加165.54%,N_(2)O/(N_(2)O+N_(2))比值显著增加170.00%,但N_(2)O+N_(2)累积排放量之间无显著差异(P<0.05),表明BC-H_(2)O_(2)抑制反硝化过程中N_(2)O向N_(2)还原,进而促进N_(2)O排放,这可能与添加BC-H_(2)O_(2)使培养体系的pH值、碳生物有效性降低以及C=O含量增加有关.