【摘 要】
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氨氮是造成水体富营养化的主要因素之一,去除水中氨氮对于控制富营养化有着重要的作用。在常见的氨氮控制方法中,人工湿地具有出水水质稳定、对氮磷等营养物质去除能力强、基建和运行费用低等优点,但是在秋冬季低温环境下由于植物死亡、微生物活性低等原因导致氨氮去除效果较差。因此,需要寻找有效途径弥补这一缺陷,解决环境安全问题。本论文提出利用秋冬季节收割的湿地植物为原料制备生物炭,用于氨氮的吸附去除。既能解决芦苇
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氨氮是造成水体富营养化的主要因素之一,去除水中氨氮对于控制富营养化有着重要的作用。在常见的氨氮控制方法中,人工湿地具有出水水质稳定、对氮磷等营养物质去除能力强、基建和运行费用低等优点,但是在秋冬季低温环境下由于植物死亡、微生物活性低等原因导致氨氮去除效果较差。因此,需要寻找有效途径弥补这一缺陷,解决环境安全问题。本论文提出利用秋冬季节收割的湿地植物为原料制备生物炭,用于氨氮的吸附去除。既能解决芦苇废弃物的处置问题,又能达到提高人工湿地冬季氨氮去除效率的难题。因此,本文以芦苇秸秆为原材料,在不同温度下制备芦苇生物炭,并通过磺化改性制备磺化芦苇生物炭,研究了芦苇及磺化芦苇生物炭对水中氨氮的吸附性能、影响因素及其对底泥中氨氮释放的影响,通过SEM、BET、元素分析、FTIR、XPS等表征了生物炭的物理化学性质,讨论了吸附机理。主要结论如下:（1）芦苇生物炭能有效吸附水中的氨氮。结果表明:芦苇生物炭的添加可有效吸附水中的氨氮,磺化芦苇生物炭的吸附性能优于芦苇生物炭。吸附动力学过程可用准二级动力学模型来拟合,吸附等温线更符合Langmuir等温吸附模型。磺化芦苇生物炭对水中氨氮的最大吸附量为5.19 mg/g,是芦苇生物炭（1.92mg/g）的2.7倍。生物炭可有效固定底泥中的氨氮,磺化芦苇生物炭效果优于芦苇生物炭。（2）生物炭性质、环境条件等能显著影响氨氮的吸附效率。结果表明:300°C下制备的芦苇生物炭对氨氮的吸附性能优于500°C和700°C下制备的芦苇生物炭;生物炭粒径大小、环境温度等对吸附效果没有显著影响,表明本研究制备的生物炭可用于低温环境中氨氮的吸附去除。然而,溶液中共存离子浓度的增加会降低生物炭对氨氮的吸附能力。（3）初步探索了芦苇生物炭吸附氨氮的机制。结合元素分析、FTIR、XPS等表征手段,发现生物炭材料的表面丰富的含氧官能团是氨氮吸附的主要位点,且磺化芦苇生物炭表面负载的磺酸基团,可与水体中的NH4+结合从而提高氨氮吸附去除的效果。
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