【摘 要】
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水体富营养化一直是水体污染防治的难点。其中,底泥作为营养元素的汇和源,底泥中的磷元素被认为是淡水湖泊富营养化的重要因素。本论文探究了白洋淀沉积物中营养元素的释放规律和影响因素。进一步,以玉米芯残渣为原料,制备了一种碱改性生物炭-凹凸棒土复合材料,研究了该材料对水体中磷的吸附性能。主要研究内容如下:(1)白洋淀沉积物中营养元素的释放规律研究在白洋淀内采集沉积物样品,对沉积物中营养元素静态和动态释放过
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水体富营养化一直是水体污染防治的难点。其中,底泥作为营养元素的汇和源,底泥中的磷元素被认为是淡水湖泊富营养化的重要因素。本论文探究了白洋淀沉积物中营养元素的释放规律和影响因素。进一步,以玉米芯残渣为原料,制备了一种碱改性生物炭-凹凸棒土复合材料,研究了该材料对水体中磷的吸附性能。主要研究内容如下:(1)白洋淀沉积物中营养元素的释放规律研究在白洋淀内采集沉积物样品,对沉积物中营养元素静态和动态释放过程进行了研究,测量了沉积物和释放过程中上覆水体的总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮等参数,分析了影响营养元素释放的关键因素。结果显示:表层沉积物(深度20cm)在15℃静态释放7天,上覆水体中TN、TP和氨氮含量分别为1.42、0.22、0.61 mg/L,低于地表水III类水质指标。随着沉积物深度的增加,上覆水体中水质指标值均降低。随着温度升高至30℃,上覆水体的TN和TP含量分别增大至1.45和0.21 mg/L,表明营养元素释放量与温度成正相关关系。表层沉积物在动态释放条件下,7天后上覆水体中TN、TP和氨氮含量分别为1.45、0.27和2.17mg/L。其中,氨氮和TN浓度超过地表水V类水质指标,磷浓度也超过静态释放情况,表明风浪扰动明显提高了沉积物中营养元素的释放量。(2)碱改性生物炭-凹凸棒制备及其对水中磷的去除通过氯化镁对玉米芯残渣进行改性,在无氧条件下高温烧制并与碱改性凹凸棒混合,制备了一种碱改性生物炭-凹凸棒土复合物(Mg O-CB-AMAP)。该碱改性生物炭具有高比表面积,达396.2 m~2/g,明显高于直接煅烧制备的生物碳(132.7m~2/g)。进一步,评价了Mg O-CB-AMAP复合物对水中磷的吸附性能。结果表明:当水中磷浓度5 mg/L,玉米芯及凹凸棒的比例为1:3,用量为2 g/L时,6 h后磷去除率达91%,吸附量为9.7 mg/g,均高于生物炭(3.6 mg/g)和碱改性凹凸棒(6.1 mg/g)。最后,对Mg O-CB-AMAP在模拟含磷污染水体中磷的吸附过程进行了动力学研究,该吸附过程符合准二级动力学模型。
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