醋糟生物炭对水体和土壤中铅的吸附与固持

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醋糟是酿醋过程的副产物,每年产量巨大,但并没有被充分利用。生物质炭具有优异的吸附性能、稳定的化学性质和相对低廉的制备成本,在对环境污染物的吸附脱除、固定钝化和改善土壤状况方面具有广阔的应用前景。生物质炭的原料来源十分广泛,但目前用醋糟作前体材料制炭的研究鲜有报道,因而本研究以醋糟为原料高温热解制备生物质炭,并采用吸附、土柱和盆栽试验,研究醋糟炭对水体与土壤中铅的吸附固持效果。主要研究结果如下:(1)针对铅污染水体,在温度为298 K、pH为36的条件下,醋糟炭对Pb(Ⅱ)达到吸附平衡的时间为30 min,最适投加量为3.3 g·L-1。对Pb(Ⅱ)的吸附与准二级动力学方程高度拟合,符合L型等温吸附,主要为单分子层的化学吸附,最大吸附容量为68.027 mg·g-1。SEM和FTIR结果显示,醋糟炭孔隙结构发达,且表面富含含氧官能团和芳香类化合物,为吸附Pb(Ⅱ)提供π电子与H+。(2)针对铅污染土壤,淋溶条件下,醋糟炭对试验土壤的pH影响作用较小,可显著提高土壤阳离子交换量和有机质含量。此外,醋糟炭可增强土壤的保水效果和对养分的吸附能力,同时显著降低土壤中的有效态铅含量。土壤初始铅浓度低时淋出液中铅含量显著降低,初始铅浓度高时淋出液中铅含量呈波动态势。(3)针对铅污染土壤,盆栽条件下,施加醋糟炭可增加白菜干重,促进白菜生长,同时显著提升白菜叶片超氧化物歧化酶活性,显著降低丙二醛含量和过氧化氢酶活性,醋糟炭可显著增强土壤中蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶的活性,有效降低铅在土壤中的生物有效性,进而降低铅向白菜根部的迁移。
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