生物炭的性質(zhì)及其對石油污染土壤的修復作用研究.pdf

1、我國石油的消費量逐年增加，石油的泄露事故時有發(fā)生，對地下水和土壤造成嚴重的石油污染。生物炭疏松多孔、比表面積大、含有豐富的羧基、羥基等表面含氧官能團，對有機污染物具有很強的吸附作用。此外，生物炭發(fā)達的孔隙能為微生物提供棲息和繁殖的場所，促進石油降解微生物的數(shù)量和活性增加，從而有利于對石油烴的去除作用。本研究用生物炭處理石油污染的土壤，以期獲得生物炭對石油污染土壤的修復效果。
　　本研究首先制備了多種生物炭，原材料分別為小麥秸稈、玉

2、米秸稈和牛糞，制備溫度分別為300℃、500℃和700℃，裂解時間分別為3h、6h和8h。分析了生物炭的產(chǎn)率、灰分、pH、CHN元素含量、比表面積、表面形貌等基本性質(zhì)。然后用以上生物炭，分別以1％、2％和5％的用量設計四因素三水平正交實驗，用其修復石油污染的土壤，通過28天的修復，極差法找出最佳修復組合，用該組合繼續(xù)對石油污染的土壤進行修復，研究其修復效果。主要研究結論如下:
　　1、生物炭的性質(zhì)
　　(1)生物炭的產(chǎn)率隨裂

3、解溫度的升高和裂解時間的延長而下降。材料不同的生物炭產(chǎn)率基本呈現(xiàn)牛糞＞小麥秸稈＞玉米秸稈的趨勢。不同材料和不同溫度造成的生物炭產(chǎn)率的差異均具有高度統(tǒng)計學意義(P＜0.01)，而裂解時間造成的生物炭產(chǎn)率的差異具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。
　　(2)在裂解時間一定時，生物炭pH值隨裂解溫度的升高而升高。溫度不同造成的生物炭pH值的差異具有高度統(tǒng)計學意義(P＜0.01)，而材料和裂解時間造成的生物炭pH的差異沒有統(tǒng)計學意義(P＞0.

4、05)。
　　(3)生物炭的灰分含量隨裂解溫度的升高和裂解時間延長而升高。不同材料制備的生物炭的灰分含量大小為牛糞＞小麥秸稈＞玉米秸稈。不同材料、溫度和時間造成的生物炭灰分含量的差異均具有高度統(tǒng)計學意義(P＜0.01)。
　　(4)生物炭的C元素含量整體表現(xiàn)為玉米秸稈＞小麥秸稈＞牛糞。不同材料生物炭的C含量差異性有高度統(tǒng)計學意義(P＜0.01)，而在材料一定的情況下，不同溫度和裂解時間制備的生物炭的C含量差異性沒有統(tǒng)計學意義

5、(P＞0.05)。
　　(5)裂解溫度和處理時間對生物炭芳香性的差異性均具有高度統(tǒng)計學意義(P＜0.01)，材料對生物炭芳香性的差異性具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。材料和溫度對生物炭的親水性具有極其顯著的影響，而時間對生物炭的親水性影響不顯著。材料對生物炭的極性具有極其顯著的影響，溫度對生物炭的極性具有顯著影響，而裂解時間對生物炭的極性影響不顯著。
　　(6)生物炭的比表面積隨制備溫度的升高而增大。不同溫度制備的生物炭的比

6、表面積的差異具有高度統(tǒng)計學意義(P＜0.01)。
　　2、生物炭對石油污染土壤的修復效果
　　(1)根據(jù)修復28天TPH去除率，正交實驗的極差分析表明，最佳修復組合為“小麥秸稈-300℃-3h-5％”生物炭，最大影響因素為生物炭的制備溫度。
　　(2)小麥秸稈-300℃-3h-5％生物炭對C土修復8周后，總石油烴含量比原土降低了15.5％，比對照降低了6.16％。
　　(3)綜合TPH、烷烴、芳烴的修復效果以及P