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.

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。