PDF《不同电解质对牛粪生物质炭中腐殖酸吸附–解吸的影响①》

1 牛粪生物质炭的扫描电镜图可以看出: 热 解温度升高,生物质炭孔隙结构增加,且生物质炭表 面的粗糙、分层程度越明显,这是由于牛粪在热解过 程中,有机质不断分解、消耗,因此在生物质炭表面 结构上留下了较多的孔, 从而使得生物质炭整体疏松 多孔;

生物质各组分的热解所需温度不一样,导致生 物质炭表面孔隙结构各异且排列不规则, 热解温度越 高,损失的组分越多,表面就越粗糙[17] .相对而言 牛粪管状结构非常少, 并且管状结构容易被其他的物 体所堵塞, 孔径比较小, 孔洞也比较少, 不利于吸附. 表1元素分析及 EDS 元素组成分析表(%) Table

1 The element analysis and analysis of EDS elemental composition 材料 C N O Ca K Fe 其他 牛粪 46.72 2.85 20.34 5.85 2.74 3.02 18.48 牛粪生物质炭 41.63 1.74 26.86 6.48 5.38 3.24 14.98 2.1.2 比表面积、 孔径、 孔容分析 比表面积和孔 容/孔径是影响生物质炭吸附性能的关键因素.生物 质炭的比表面积与生物质原料和制备条件相关, 研究 表明大多数生物质炭的比表面积在 0.1 ~

410 m2 /g 之间. 表2中的数据是本实验制备的牛粪生物质炭比表 面积等结构表征数据. 结果表明, 牛粪生物质炭 BET 比表面积约为 13.168 m2 /g, 单点吸附总体积约为 2.28 *10-2 cm3 /g,t-Plot 微孔比表面积 4.369 m2 /g,t-Plot

102 土壤第51 卷http://soils.issas.ac.cn 微孔体积 1.82*10C3 cm3 /g,平均孔径 6.628 nm.BET 比表面积和单点吸附总孔体积可以表征生物质炭孔 隙结构的发达程度,t-Plot 微孔比表面积和 t-Plot 微 孔体积表征生物质炭微孔结构的分布状况即微孔吸 附的性能.上述数据与相关文献数据无明显差异[18] , 结合电镜图片,牛粪生物质炭具有发达的孔隙结构、 吸附性能,可以满足吸附腐殖酸的需要,有利于土壤 肥力的提高. 图1牛粪生物质炭与牛粪的 SEM 结构扫描图(5

000 倍) Fig.1 The SEM structure scan of dairy manure biochar and dairy manure 表2牛粪生物质炭的孔隙结构、比表面积参数 Table

2 Pore structure、specific surface area parameters of the dairy manure biochar 热解温度(℃) BET 比表面积(m2 /g) 单点吸附总孔体积(cm3 /g) t-Plot 微孔比表面积(m2 /g) t-Plot 微孔体积(cm3 /g) 平均孔径(nm)

600 13.168 2.28*10C2 4.369 1.82*10C3 6.628 2.2 牛粪生物质炭对腐殖酸的吸附量和吸附率的 影响 在不同背景电解质条件下, 牛粪生物质炭对腐殖 酸的吸附呈现不同的特征,从表

3 可以看出:NaCl、 Na2SO

4、Na3PO4

3 种背景电解质对牛粪生物质炭中 腐殖酸都有较大的吸附量;

对同种背景溶液而言,随 着加入液中腐殖酸浓度增加, 牛粪生物质炭对腐殖酸 的吸附量逐渐增加,吸附率从刚开始的快速增加,到 后面缓慢增加,直至达到饱和吸附量.3 种背景溶液 的化学组成不同,导致背景电解质中的离子不同,因 此牛粪生物质炭对腐殖酸的吸附作用存在差异. 在加 入液为低浓度(10 ~

20 mg/L)时,Na2SO4 中牛粪生物 质炭对腐殖酸的吸附量和吸附率最大,分别为 0.17 ~ 0.62 mg/g、35.20% ~ 62.00%;

NaCl 中牛粪生物质炭 对腐殖酸的吸附量和吸附率其次, 分别为 0.13 ~ 0.60 mg/g、 25.4% ~ 60.00%;

Na3PO4 中牛粪生物质炭对腐 殖酸的吸附量和吸附率最小,分别为 0.12 ~ 0.37 mg/g、 12.00% ~ 37.00%. 在加入液浓度为中高浓度(40 ~

120 mg/L) 时,3 种背景电解质相比,NaCl 中牛粪生物 炭质对腐殖酸的吸附量和吸附率最大,其次是Na2SO4, 最后是 Na3PO4. 在加入液为高浓度(140 mg/L) 时,NaCl、Na2SO