药渣生物炭基质联合麦饭石对土壤-黑麦草体系的调控与机制

药渣生物炭基质联合麦饭石对土壤-黑麦草体系的调控与机制

论文摘要

以板蓝根药渣为原料,选择300℃和500℃厌氧裂解制备2种生物炭(BC300和BC500)、BC500载Fe改性炭(FeBC500)、天然麦饭石(MFS)、BC500与MFS等质量组合[BC500∶MFS(1∶1)]、Fe-BC500与MFS等质量组合[Fe-BC500∶MFS(1∶1)]材料为钝化剂,采用室内盆栽实验和等温吸附实验,研究了其对土壤-黑麦草体系的调控效果,并通过比表面孔分布测定(BET)、扫描电镜分析(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)探讨了其机制.结果表明,在添加量为2%(土)时,BC300、BC500、Fe-BC500、MFS、BC500∶MFS(1∶1)和Fe-BC500∶MFS(1∶1)均可显著降低(P <0. 05)黑麦草体内Cu和Cd含量以及显著增加黑麦草的生物量,且黑麦草的叶绿素含量和根系活力均可指示这一效果. BC300处理抑制黑麦草吸收Cu和Cd,增加黑麦草的生物量的效果要优于其他处理,可使黑麦草地下部分Cu和Cd含量分别减少44. 78%和63. 89%,地上部分分别减少76. 34%和53. 40%;地下部分生物量增加327. 22%,地上部分生物量增加504. 11%. Langmuir方程更好地拟合BC300、BC500和Fe-BC500的吸附效果,且对Cu的最大吸附量分别为8. 02、9. 20和8. 82 mg·g-1;对Cd的最大吸附量分别为7. 97、8. 51和7. 70 mg·g-1. Freundlich方程能更好地拟合MFS的吸附效果,对Cu和Cd的最大吸附量分别为7. 03 mg·g-1和6. 10 mg·g-1. BC300和BC500主要通过其表面羟基、羧基、羰基和酯基,Fe-BC500主要通过其表面羟基和铁羟基,MFS主要通过其中Na Al Si3O8和Al2Si2O5(OH)4表面的硅羟基、羟基和羧基分别与Cu和Cd发生配合反应,进而达到钝化修复Cu和Cd污染土壤的效果.因此,药渣生物炭、铁改性药渣生物炭和麦饭石及其组合材料均可被用于Cu和Cd复合污染土壤修复,但修复机制不同.

论文目录

  • 1 材料与方法
  •   1.1 供试材料
  •     1.1.1 土壤
  •     1.1.2 药渣生物炭
  •     1.1.3 铁改性药渣生物炭
  •     1.1.4 麦饭石
  •   1.2 实验设计
  •     1.2.1 盆栽实验设计
  •     1.2.2 等温吸附实验设计
  •   1.3 测定项目及方法
  •   1.4 数据处理和质量控制
  • 2 结果与分析
  •   2.1 钝化剂对土壤-黑麦草体系的调控
  •     2.1.1 钝化剂对黑麦草生物量的影响
  •     2.1.2 钝化剂对黑麦草叶绿素含量和根系活力的影响
  •     2.1.3 钝化剂修复对黑麦草铜、镉含量的影响
  •     2.1.4 黑麦草铜、镉含量转移机制相关性分析
  •   2.2 钝化剂对溶液中Cu和Cd的吸附规律
  •   2.3 吸附溶液中Cu和Cd前后4种材料的表征
  •     2.3.1 4种材料吸附前BET分析
  •     2.3.2 4种材料吸附前SEM分析
  •     2.3.3 4种材料吸附前后FTIR分析
  •     2.3.4 4种材料吸附前后X射线衍射分析
  • 3 讨论
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 肖亮亮,丁园

    关键词: 中药渣生物炭,麦饭石,土壤,黑麦草,修复机制

    来源: 环境科学 2019年10期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 环境科学与资源利用

    单位: 南昌航空大学环境与化学工程学院

    基金: 江西省科技厅自然科学基金项目(20171BAB203033,2015BBF60003)

    分类号: X53

    DOI: 10.13227/j.hjkx.201903256

    页码: 4668-4677

    总页数: 10

    文件大小: 561K

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