PDF《铝改性秸秆生物质炭去除水体中的大肠杆菌①》

土壤(Soils), 2018, 50(3): 508C512 ①基金项目:国家自然科学基金项目(41571233,31670615,31270664)资助.

* 通讯作者([email protected];

[email protected]) 作者简介:钱薇 (1968―),女,江苏南京人,高级工程师,主要从事土壤分析及相关研究.E-mail: [email protected] http://soils.issas.ac.cn DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2018.03.010 铝改性秸秆生物质炭去除水体中的大肠杆菌 ① 钱薇1,2 ,赵安珍

1 ,刘兆东

1 ,王如海

1 ,唐昊冶

1 ,俞元春 2* ,徐仁扣 1* (1 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京 210008;

2 南京林业大学南方现代林业协同创新中心,南京林业大学生物与环境学院,南京 210037) 摘要:用一次平衡实验和柱淋溶实验研究了秸秆生物质炭和铝改性秸秆生物质炭对水中大肠杆菌的吸附量和 去除率.结果表明,未改性秸秆生物质炭对大肠杆菌的吸附量很低,铝改性秸秆生物质炭对大肠杆菌有很高的吸附容 量和去除率,0.6 mol/L Al(III) 改性生物质炭对大肠杆菌的去除效果优于 0.3 mol/L Al(III) 改性生物质炭.当大肠杆菌 浓度低于 0.63 mg/ml 时,铝改性大豆秸秆炭对大肠杆菌的去除率达 100%,铝改性花生秸秆炭和铝改性稻草炭对大肠 杆菌的去除率在 96% 和90% 以上.0.5 mg/ml 的大肠杆菌悬液通过装有

2 g 铝改性稻草炭的淋溶柱,每次收集

10 ml 淋出液,共收集

152 次,大部分淋出液中大肠杆菌浓度小于 0.02 mg/ml,大肠杆菌去除率在 95% 以上.因此,铝改 性生物质炭可用于水体中大肠杆菌的去除. 关键词:秸秆生物质炭;

铝改性生物质炭;

大肠杆菌;

吸附;

去除 中图分类号:X131.3 文献标识码:A 大肠杆菌是水体中常见的致病微生物,饮用含大 肠杆菌的水影响人和动物的健康. 我国

2006 年颁布的 《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006)中专门规定了 总大肠杆菌和耐热大肠杆菌的指标.因此,有效去除 水体中的大肠杆菌对保障饮水安全具有重要意义. 生物质炭是由植物生物质在完全或部分缺氧的 情况下经热解炭化产生的一类高度芳香化难溶性固态 物质[1] .我国农业生产中每年都产生大量农作物秸秆 等农业废弃物,将这些农业有机废弃物经过厌氧低温 热解可制备成秸秆生物质炭,它是一种优良的吸附剂 和土壤改良剂[2-4] .生物质炭表面一般带负电荷[5] ;

细 菌的大小在微米级,它主要以胶体颗粒状悬浮于水体 中,其表面也带负电荷[6-7] .因此,带负电荷的生物质 炭与带负电荷的细菌之间存在静电排斥力,只有当两 者之间的范德华引力大于静电斥力时才能发生吸附作 用;

另一方面,酸性条件下铁铝氧化物表面一般带正 电荷,因此细菌在铁铝氧化物表面可发生很强的吸附 作用[6-8] , 富含铁铝氧化物的可变电荷土壤对细菌也有 很高的吸附容量[9-10] .如能用铁铝离子对生物质炭进 行表面改性,应可提高生物质炭对细菌的吸附能力. 本文用 Al(III) 对3种秸秆生物质炭进行改性,比较 了改性前后生物质炭对大肠杆菌的吸附作用的变化, 研究结果可为水体中细菌去除方法的建立提供参考.

1 材料与方法 1.1 改性生物质炭的制备 试验用大豆秸秆、 花生秸秆和稻草均采自江苏南 京. 分别将风干、 粉碎过 0.83 mm 孔径筛的秸秆装入 陶瓷坩埚中,轻轻压实,盖好后放入马弗炉中,按20℃/min 的速度将温度升至