论文部分内容阅读
生物炭在减缓全球气候变化、水环境保护、土壤改良及土壤生物化学过程中已彰显出重要的作用和意义。目前对生物炭的改性和应用依然是一个热点,通过有机物或其他修饰剂对生物炭进行表面修饰改变生物炭的表面特征,从而提高生物炭的吸附性能。生物炭表面以负电荷占主导地位,对阳离子的吸附能力强,目前吸附方面研究较多的集中于生物炭对有机污染物和重金属阳离子的吸附方面,很少有涉足研究对阴离子的吸附能力,然而现污水和土壤环境治理方面都会涉及到相对有害有毒的阴离子,所以研究生物炭对阴离子的吸附能力以及对应的改进技术已成为环境治理过程中倍受重视的问题。采取措施对生物炭进行修饰使其能够增强对阴离子的吸附能力,对环保、农业等领域的研究都具有重要意义。针对提高生物炭对阴离子的吸附和固持的技术,本研究通过对生物炭进行氧化铁表面修饰,探究其对不同阴离子(酸根离子)的吸附能力影响;通过比较添加生物质炭对淹水土壤中铁还原及铬还原的影响,明确生物炭在治理Cr(VI)污染过程中的功效;比较不同生物质炭添加量和不同生物炭粒度对淹水土壤中Cr(VI)还原能力的影响程度;验证添加生物质炭后对Fe(III)-Cr(VI)体系竞争还原的调控能力;提出生物炭在Cr(VI)污染体系修复中的可能机理,以期建立利用生物炭开展环境中阴离子污染治理的技术体系。研究主要得到以下结论:(1)生物炭对铬酸盐和磷酸盐都具有一定的吸附作用,但是吸附能力比较弱。用氢氧化铁修饰生物炭后,能够显著提高生物炭对铬酸盐和磷酸盐的固持能力,并且在固持磷酸盐方面效果更为明显。(2)生物炭对铬酸盐和磷酸盐的吸附能力随着生物炭粒径的减小而增强。随着生物炭添加量的增加,其对体系中铬酸盐的去除率逐渐增大,但单位质量生物炭对铬酸盐的吸附量随之减小。(3)向两种土壤中添加生物炭及氧化铁后,氧化铁对土壤泥浆中铬酸盐的固持能力显著。验证了利用氧化铁修饰生物炭后对阴离子固持作用的功效。(4)Cr(VI)和Fe(III)还原过程在淹水土壤中表现出一定的竞争机制,向体系中添加生物炭可促进Fe(III)还原过程的进行,粒径较小的生物炭和较大的生物炭投加量对Fe(III)还原过程的促进作用更为明显,而生物炭粒径和投加量的差异并未对Cr(VI)还原过程产生明显的影响。(5)微生物的发酵过程可降低体系的pH值,促进氧化铁还原,进而强化了铬酸盐的化学还原过程。添加氧化铁后可加速体系中铬酸盐的还原过程。