MnOx負(fù)載生物炭對(duì)畜禽糞便有機(jī)肥中重金屬影響研究.pdf

1、食品安全一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，人們逐漸意識(shí)到食品安全問題的重要性，飲食習(xí)慣上逐漸轉(zhuǎn)向污染相對(duì)較小的使用農(nóng)家肥的有機(jī)食品。然而畜禽糞便如豬糞中的重金屬嚴(yán)重超標(biāo)問題一直是阻礙畜禽糞肥農(nóng)用的重要因素。生物炭是一種新型的環(huán)境多功能材料，對(duì)重金屬和有機(jī)污染物有良好的吸附性，同時(shí)在改善土壤肥力、溫室氣體排放和環(huán)境修復(fù)方面具有巨大的潛能。
　　本研究利用農(nóng)業(yè)廢棄物水稻秸稈為生物質(zhì)原料制備生物質(zhì)炭，采用高錳酸鉀改性負(fù)載MnOx以提高稻稈生物炭對(duì)重

2、金屬的吸附效果。利用負(fù)載MnOx稻稈生物炭(50％MRBC)在水溶液中對(duì)Cu2+、Zn2+吸附性能研究，對(duì)改性前后和吸附實(shí)驗(yàn)回收的生物炭樣品進(jìn)行元素組成、SEM電鏡掃描和FTIR紅外掃描分析，探究其對(duì)Cu2+、Zn2+的吸附機(jī)理;通過盆栽實(shí)驗(yàn)研究50％MRBC對(duì)豬糞有機(jī)肥重金屬污染土壤的修復(fù)效果及生物有效性影響，為實(shí)現(xiàn)豬糞有機(jī)肥資源化和無害化利用及降低其重金屬環(huán)境效應(yīng)提供理論依據(jù)。本研究主要結(jié)論如下:
　　(1)水稻秸稈生物炭為生

3、物質(zhì)原料，600℃缺氧熱解3h制備水稻秸稈生物炭(RBC)，采用KMnO4改性后制備50％MRBC，其對(duì)Cu2+、Zn2+去除率是RBC的4倍，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能較好的擬合50％MRBC對(duì)Cu2+、Zn2+吸附結(jié)果，整個(gè)吸附過程由化學(xué)吸附速率控制，240min達(dá)到吸附平衡;吸附熱力學(xué)數(shù)據(jù)擬合更適Langmuir模型，Cu2+、Zn2+的飽和吸附量分別達(dá)107.53、96.15mg·g-1，且Cu2+、Zn2+解吸率較低;該吸附劑的最適p

4、H范圍是pH4.0～6.0，最適炭投加量為3.0g·L-1。
　　(2)50％MRBC表面被負(fù)載MnOx，其吸附機(jī)理為:Ⅰ）豐富的含氧官能團(tuán)與金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用形成穩(wěn)定的金屬離子絡(luò)合物;Ⅱ）無機(jī)礦物質(zhì)在溶液中形成K+、Na+、Mg2+等與金屬離子發(fā)生離子交換作用;Ⅲ)秸稈中的纖維素、半纖維素?zé)峤夂笮纬傻腃-O-C基團(tuán)能與金屬離子形成陽離子-π作用
　　(3)施用改性生物炭(50％MRBC)能降低豬糞有機(jī)肥污染土壤中的重金屬

5、含量，降低重金屬的生物有效性，施用改性生物炭后土壤的pH值和有機(jī)質(zhì)含量提高。隨著生物炭添加比例的增加(1％、2.5％、5％)，對(duì)豬糞有機(jī)肥中重金屬的去除效率增大，土壤中Cu降低率分別達(dá)20.6％、28.2％和42.1％，Zn的降低率分別為15.3％、23.7％和31.8％;隨著MnOx負(fù)載生物炭添加比例的增加，可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)Cu向有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)Cu轉(zhuǎn)化;可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)Zn含量都顯著