典型吸附剂对莠去津的吸附与淋溶特性的影响研究

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莠去津作为一种被广泛施用于农作物生长前后的农药,又因为半衰期长,难降解,致癌性,易在生物体内富集而被广泛关注。因为土壤中残留的农药会通过渗透,径流等途径扩大污染源,进而污染到地下水和地表水。莠去津在土壤的迁移率主要受到土壤吸附-解吸特性的影响。采用批次实验和淋溶实验,通过添加生物炭验证是否提高土壤的吸附能力,能够有效的降低莠去津对环境的危害以及pH对吸附效果的影响。依据文献调查的结果,最终以农作物废弃物小麦秸秆为首选制备生物炭的材料,不仅方法简单,实验室就可以制备,而且更重要的是来源广泛,降低成本。通过高温热解的方式(限氧条件,以10°C min-1升温速率升到500°C,恒温1.5h,过20、60、100目筛)制成不同粒径范围<0.15mm (>100目),0.15-0.3mm(60-100目),0.3-0.9mm (20-60目)的生物炭。利用振荡平衡法确定了生物炭对莠去津的吸附量随着时间的延长先迅速增加,在2个小时具有显著地吸附效率后逐渐趋于平衡,在24h达到吸附平衡。动力学分析显示对于所有的粒径范围,准二级动力学方程式(R2=1.00)能够很好的表述动力学吸附过程,而且由准二级动力学推导出的实际吸附量qe,cal=1.39mg g-1,与实验中所得到的数据qe,exp=1.37mg g-1相近。同时等温线拟合的结果显示RL值是介于0<RL<1,表示Langmuir吸附等温线(R2=0.99)相较于Freundlich吸附等温线(R2≤0.98)的表述更符合生物炭吸附莠去津的过程。并证明具有最大吸附容量(Q0)生物炭的粒径范围是:<0.15mm,Q0是5.24mg g-1,这是由于粒径越小比表面积越大,相应的接触面积就越大。随着生物炭添加比例(0%,1%,2%,5%)的增加修复土壤的吸附能力增强,最高时在5%比例下,去除率是R=98.44±0.32%。在模拟土壤柱中,在添加了含量5%的小麦秆生物炭后的土壤柱深度中,0-5cm中莠去津的浓度是空白对照的20倍,表明生物炭对土壤吸附特性具有很高的影响,10-25cm含量极少,不会对环境构成威胁。淋溶液含有莠去津的量低于饮用水质量标准。可见添加生物炭能够有效的抑制莠去津的淋溶,一方面增加了莠去津在土壤的停留时间,为其生物降解提供充足的时间;另一方面极大的减少莠去津对地下水的渗透,防止进一步对水源的污染。
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