改性生物炭对沼液氨氮的吸附效果研究

针对沼液中氮含量排放超标污染问题,为筛选出能使氮元素最大回收的有效吸附方法,以玉米秸秆、玉米芯和木屑为原料,分别于550℃、600℃、650℃下热解成生物炭,并采用NaOH+微波、FeCl3、KOH和HNO3对其进行改性处理,采用扫描电镜和压汞仪对生物炭进行表征,通过吸附动力学、吸附等温线和影响因素试验考察生物炭对NH+4-N的吸附效果。结果表明：NaOH+微波改性的550℃玉米秸秆炭（A-550-NaM）、KOH改性的550℃玉米秸秆炭（A-550-K）、NaOH+微波改性的600℃木屑炭（C-600-NaM）和FeCl3改性的550℃玉米芯炭（B-550-Fe）对NH+4-N的吸附平衡时间在60~150 min之间,其平衡吸附量分别为8.58 mg/g、8.30 mg/g、7.95 mg/g和8.01 mg/g;Langmuir模型较Freundlich模型更适合描述B-550-Fe、A-550-NaM和A-550-K对NH+4-N的吸附行为,3种改性生物炭对NH+4-N的最大吸附量分别为200.24 mg/g、101.86 mg/g和94.82 mg/g。     

生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响

为了探讨生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响,减少黑土中硝态氮的淋失、提高氮肥利用率以及为农业废弃物资源化利用提供理论依据,采用培养试验,应用Langmuir方程和Freundlich方程,研究了添加不同来源(玉米秸秆、稻壳、松木)和不同添加比例(0.6%、1.2%、3.6%、6%)生物质炭对黑土中硝态氮(NO_3~--N)的吸附和解吸特征。结果表明,施用生物质炭可增加黑土对NO_3~--N的吸附量,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的吸附量最大;施用玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最大(实际最大吸附量为0.929 mg·g~(-1)),施用松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最小(实际最大吸附量为0.578 mg·g~(-1))。施用生物质炭可降低黑土对NO_3~--N的解吸率,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的解吸率最低;添加玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最低,添加松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最高。不同生物质炭对NO_3~--N的吸附能力表现为玉米秸秆稻壳松木;对其解吸能力表现为玉米秸秆稻壳松木。生物质炭及添加生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附过程符合Langmuir方程。     

椰壳活性炭和煤基活性炭的表面形貌及吸附性能比较

椰壳活性炭和煤基活性炭是应用最为广泛的2种活性炭材料,本研究通过扫描电子显微镜对其进行了表面形貌的表征。结果证明,椰壳活性炭表面存在较为均匀的孔结构,且大孔的孔壁上布满更小的孔,具有缺陷的位置孔结构更为发达;而煤基活性炭表面的孔结构较少,二次堆积孔比较多,二次孔的孔壁也可以看到更小的孔存在。通过对于甲醛和甲苯的气体吸附性能测试,发现椰壳活性炭和煤基活性炭的吸附性能大体相当,要好于活性氧化铝和麦饭石等其他多孔材料。     

农业废弃物制备生物质炭对奶牛养殖废水中氨氮吸附行为研究

将玉米秸秆、花生壳、瓜子壳经高温炭化并活化后制成生物质炭,以奶牛养殖废水UASB反应器出水中的氨氮为吸附质,研究不同生物质炭对氨氮吸附动力学机理探讨。通过对动力学数据进行分析,根据相关系数R2比较发现准二级动力学方程比准一级动力学方程能更好的拟合动力学数据。Weber-Morris扩散模型拟合结果发现三种生物质炭对氨氮的吸附包括表面吸附和颗粒内扩散两个过程。吸附等温线拟合发现Freundlich方程R2分别为0.987,0.991,0.990能很好的描述生物质炭对氨氮的吸附过程。而Langmuir方程被证实不适合模拟研究中三种生物质炭对氨氮的吸附。花生炭被证实吸附量和吸附速率均大于玉米秸秆炭和瓜子炭。     

固定化改性生物质炭模拟吸附水体硝态氮潜力研究

为了有效去除水体硝态氮污染,对两种生物质炭(花生壳炭、小麦秸秆炭)进行铁改性处理,研究其对硝态氮吸附特性,考察吸附时间、硝态氮初始浓度、p H、生物质炭添加量和共存离子对改性生物质炭吸附效果的影响。在此基础上,为解决粉末态生物质炭易随水流失的问题,对改性生物质炭进行固定化处理,探索固定化改性生物质炭对硝态氮吸附潜力。研究结果表明,改性生物质炭对硝态氮的吸附主要发生在前6 h,并在24 h左右达到吸附平衡,其吸附量随着水溶液中硝态氮浓度的上升而升高,改性花生壳炭和小麦秸秆炭对硝态氮最大吸附潜力分别为2674、1285 mg N·kg-1,且酸性至中性条件有利于改性生物质炭对硝态氮的吸附。在20 mg·L-1的硝态氮溶液中,改性花生壳炭和小麦秸秆炭的适宜固液比分别为10、28 g·L-1,其去除率达到80%。当包埋载体海藻酸钠浓度为2%、改性生物质炭含量为0.1 g·m L-1时,固定化改性生物质炭微球成形完整,对硝态氮具有较强的吸附能力,固定化并未显著降低改性生物质炭的吸附性能。因此,固定化改性生物质炭能有效吸附水体硝态氮,为污水处理厂尾水等低污染水硝态氮去除提供有效的技术方法。     

沉积物、生物炭和活性炭吸附甲磺隆的特征及机理

吸附是影响污染物环境行为的关键因素,鉴于甲磺隆在环境介质中的高迁移性和环境风险,探讨了甲磺隆在沉积物和碳质吸附剂(生物炭和活性炭)上的吸附特征和机理。结果表明,吸附剂的性质对甲磺隆的吸附有重要影响:有机质含量高、p H低的沉积物有利于甲磺隆的吸附;对于碳质吸附剂,非线性指数n与H/C正相关,吸附能力lg Koc与H/C负相关,表明炭化程度越高,吸附非线性程度越强,吸附能力越大,可能是因为微孔数量和芳香碳含量增多分别有利于孔填充作用和π-π电子受体-供体(π-πEDA)作用的发生;lg Koc与比表面积(SA)正相关进一步说明了孔填充起着重要作用,lg Koc与O/C负相关表明碳质吸附剂表面的疏水性越强越有利于甲磺隆的吸附。生物炭和活性炭对甲磺隆的吸附能力分别比沉积物约高1和3个数量级,表明施加碳质吸附剂可能会降低沉积物中甲磺隆向地表水和地下水的迁移性。尽管生物炭的吸附能力低于活性炭,但是相比于活性炭,生物炭的成本更加低廉,具有广阔的应用前景。     

外源木炭对异丙隆在土壤中吸附-解吸的影响

 【目的】研究除草剂异丙隆在木炭上的吸附-解吸规律,探讨外源木炭对减少异丙隆从土壤中流失的作用机制,为土壤-水环境中农药的污染防治提供依据。【方法】采用振荡平衡法,研究了异丙隆在5个不同粒径木炭和3种不同类型土壤中的吸附-解吸特征。【结果】异丙隆在木炭和土壤中的吸附-解吸均符合Freundlich方程。木炭对异丙隆有很强的吸附能力,木炭粒径越小,对异丙隆的吸附能力越强。添加木炭能够显著提高土壤对异丙隆的吸附量,木炭添加量越多,异丙隆吸附量越大,木炭添加量与异丙隆吸附量呈显著正相关（相关系数r=0.9568**）。异丙隆在木炭和土壤中的解吸过程均存在明显的滞后效应,且这种滞后效应随着木炭添加量的增大而逐渐加强。环境扫描电镜（ESEM）分析显示,木炭具有疏松多孔结构,对异丙隆具有较强的物理吸附能力。红外光谱（FTIR）分析结果表明,异丙隆可能通过氢键或范德华力与木炭结合。【结论】以木炭作为人工添加吸附剂可有效地减少异丙隆从土壤中的流失。     

广西蔗渣炭和玉米秸秆炭对水体中铵氮的吸附性能与比较

为进一步利用广西大量的农业有机废弃物资源,实现资源和环境效益的最大化,采用恒温振荡吸附方法,研究蔗渣炭和玉米秸秆炭对NH4Cl溶液中铵氮的等温吸附特征、吸附动力学过程,分析吸附时间、初始液浓度、添加量对生物质炭吸附铵氮效果的影响。结果表明,蔗渣炭和玉米秸秆炭对铵氮的吸附平衡时间均为3 h,平衡吸附率分别为39.0%和41.3%。生物质炭对铵氮的吸附率随添加量的增加而增加,但单位吸附量随添加量的增加而减少。对铵氮的吸附符合Langmuir方程和Freundlich方程,蔗渣炭和玉米秸秆炭对铵氮最大吸附量分别为2.50mg/g和2.88 mg/g。总体上,玉米秸秆炭对溶液中铵氮的吸附性能优于蔗渣炭。     

应用探针分子研究骨炭和木炭吸附诺氟沙星的机理

分别以猪骨和木材为原料热解制备骨炭和木炭,研究其对抗生素诺氟沙星(NOR)的吸附规律。采用元素分析、BET-N_2、红外、XRD等方法对生物炭进行了表征,发现骨炭以羟基磷酸钙成分为主,含少量元素碳,其孔隙大、比表面积小(142.37 m~2·g~(-1));而木炭主要成分为元素碳,以微孔结构为主,比表面积大(460.64 m~2·g~(-1))。在pH=2~12的范围内,骨炭对NOR的吸附能力强于木炭。鉴于纯羟基磷酸钙(HAP)对NOR的吸附可忽略,因此可以认为,在骨炭吸附中,元素碳反而发挥了主导作用。进一步以氟甲喹(FLU)和1-苯基哌嗪(PHP)为探针化合物,探索了吸附机理。PHP含有和NOR相似的哌嗪基,而FLU含有和NOR相似的氧代喹啉羧酸。研究发现,PHP探针在骨炭上的吸附小于NOR,更小于FLU,表明NOR分子上的氧代喹啉羧基在吸附中扮演着重要角色。而木炭对大分子NOR的吸附要小于小分子的PHP和FLU,这可能归结为NOR有着更强的空间位阻。动力学实验表明,木炭吸附NOR达到平衡的时间要长于骨炭,也从侧面佐证了这一观点。     

铁炭微电解-Fenton联用对沼液COD的去除效果

为探明炭微电解法-Fenton联用对猪场沼液化学需氧量(COD)去除的反应机理和影响因素,并确定此工艺的最佳运行参数,为今后的工程应用、设计和运营操作提供参考,进行了铁炭微电解-Fenton联用对沼液COD的去除效果试验。结果表明:在铁炭微电解最佳运行条件温度为(20±1)℃,铁炭质量比为1∶1,pH为3,反应时间为120min处理猪场沼液后,联用Fenton法预处理猪场沼液,当温度为(20±1)℃时,以H2O2/Fe2+为10∶1,pH为3,反应时间为45min的去除效果最好,COD去除率达75.95%。     

土壤类型和添加有机物料对铵态氮回收的影响

【目的】探讨NH4+-N回收率在不同因素下的变化规律。【方法】以黄土高原从北向南不同地区的典型土壤类型为对象,采用Bremner浸取法,研究了土壤类型、植被类型、施肥模式及添加有机物料对铵态氮回收率的影响。【结果】不同类型土壤及不同类型植被间NH4+-N回收率存在极显著差异(P<0.01)。黄土正常新成土的NH4+-N回收率最高(88.8%),极显著大于其他土壤,土垫旱耕人为土的NH4+-N回收率最低(81.0%),简育干润均腐土和干润砂质新成土介于二者之间;不同类型植被间,林地土壤的NH4+-N回收率(91.0%)极显著高于其他类型植被土壤,其他类型植被土壤的NH4+-N回收率表现为农田(85.5%)>裸地(83.8%)>草地(83.6%),但三者之间差异不显著。添加有机物料后,土壤NH4+-N回收率极显著增加(P<0.01),不添加有机物料对照土壤的NH4+-N回收率为84.3%,添加长毛草和苜蓿后的NH4+-N回收率分别为86.6%和85.9%。长期施肥对土壤NH4+-N的回收率无显著影响(P=0.436 5>0.05)。【结论】NH4+-N回收率与粘粒含量呈弱负相关,与有机质含量呈正相关,粘土矿物对NH4+-N的固定是土壤铵态氮回收率降低的主要原因。     

刺桐生物炭对水中氨氮和磷的吸附

本研究以园林绿化废弃物刺桐为原料,在不同的热解温度下（300、500、700 ℃）制备生物炭,用动力学方程和等温吸附方程分别拟合生物炭对氨氮和磷的吸附性能。等温吸附方程拟合结果表明：生物炭对水中氨氮和磷的吸附量均随着氨氮和磷的初始浓度的增加而增大,且均能较好地拟合Langmuir吸附方程,且BC500吸附效果最好;动力学方程拟合结果表明：不同热解温度下得到的生物炭对氨氮和磷的吸附速率较快的过程分别发生在最初的300 min和60 min内,且均能较好地拟合准二级动力学方程;此外,生物炭对不同初始pH下对氨氮和磷溶液的吸附效果分别为pH7 > pH11 > pH3和pH11 > pH7 > pH3。     

生物活性滤池对水中氨氮和亚硝酸盐氮去除效果研究

为明确生物活性滤池对水中氨氮(NH4+-N)和亚硝酸盐氮(NO2--N)的去除效果及影响因素,采用连续流生物活性滤池装置开展试验研究。试验期间进水NH4+-N在0.69～1.25 mg·L-1,NO2--N浓度为0.06～0.38 mg·L-1,试验装置处理规模为180 L·d-1。结果表明,挂膜成功时,NH4+-N和NO2--N去除效率分别为71.32%～77.78%和87.1%～98.6%;稳定运行期间异养菌和硝化细菌空间竞争较弱,表现在沿程对CODMn、NH4+-N和NO2--N去除效果集中在35 cm以上的空间;在低于5℃状况运行,生物活性滤池对NH4+-N有稳定的去除,而NO2--N去除效果出现明显降低。     

保定市“三沼”综合利用现状分析及发展对策

通过对保定市部分地区＂三沼＂综合利用现状的整理分析,探究制约＂三沼＂综合利用发展的瓶颈,针对当前存在的主要问题,提出了做好＂三沼＂的综合利用与推广的对策和建议。     

铁碳微电解法预处理对猪场沼液废水中氮磷的去除率

为提高猪场沼液中氨氮和总磷的去除效果,采用铁碳微电解法预处理方法,在常温条件下研究铁和碳的等温吸附及吸附动力学,确定铁和碳的最大吸附量,消除其在微电解作用下的吸附影响。结果表明:活性炭粉对氨氮、总磷吸附符合Freundlich方程,铁粉对氨氮、总磷的吸附符合Langmuir方程;准二级动力学模型适用铁粉及活性碳粉对氨氮及总磷的吸附,铁和碳在猪场沼液中吸附2h可达饱和吸附。当(20±1)℃时,铁碳比为1∶1,pH为3,反应时间为120min时去除效果较好,氨氮的去除率为34.01%,总磷的去除率为97.23%。     

洱海近岸菜地不同土壤发生层的NH4+-N吸附解吸特征

采用等温吸附-解吸试验研究了洱海近岸菜地不同土壤发生层(耕作层A、犁底层P、潴育层W和潜育层G)NH_4~+-N的吸附解吸特征,并分析了吸附-解吸参数与土壤基本理化性质的关系,旨在为洱海近岸菜地不同土壤发生层氮素通过浅层地下水向洱海水体扩散通量的确定提供重要参数。结果表明:不同土壤发生层NH_4~+-N的等温吸附-解吸特征分别符合Langmuir模型和一元线性方程,而且不同土壤发生层NH_4~+-N的吸附-解吸过程具有不可逆性,解吸存在滞后性;不同土壤发生层NH_4~+-N的饱和吸附量(Q0)为435.597~982.757 mg·kg~(-1),NH_4~+-N平衡浓度(ENC0)为0.370~0.661 mg·L~(-1),解吸速率(K3)为0.281~0.729。土壤对NH_4~+-N的吸附能力为A层P层W层G层,而解吸能力与此相反。土壤中粉粒、黏粒含量和砂粒级微团聚体与Q0、最大缓冲容量(MBC)、ENC0呈正相关关系,与K3呈负相关关系。Q0、MBC、ENC0与不同土壤发生层OM、TN和NH_4~+-N呈正相关关系,与总铁、总锰和pH呈负相关关系,而K3有相反的变化。     

NH4＋-N和NO3--N供应条件下水稻磷高效品种初选

为探讨在NH_4~+-N和NO_3~--N条件下不同水稻品种生物量、磷素含量及磷素累积量的差异。利用国际水稻所营养液培养方法,在相同浓度(40mg/L)NH_4~+-N和NO_3~--N条件下测定102个水稻品种苗期生物量和磷素吸收积累量的差异,并采用隶属函数法将评价指标进行标准化,基于磷效率综合值和分层聚类热图分析,进行水稻品种磷效率类型划分。在NH_4~+-N和NO_3~--N下,不同水稻品种的生物量和磷累积量差异性显著,变异系数分别在52.83%~69.54%和52.82%~73.82%。在NH_4~+-N和NO_3~--N培养下的主成分情况相同,主成分1由茎叶生物量、根系生物量、整株生物量、茎叶磷累积量、根系磷累积量和整株磷累积量决定,主要反映植株的生物量及磷素累积量;主成分2由不同器官的磷含量决定。综合水稻苗期磷素吸收累积统计分析方法,将茎叶生物量、根系生物量、整株生物量、茎叶磷累积量、根系磷累积量和整株磷累积量作为水稻苗期磷高效综合评价指标。初步认为‘2845’、‘中籼2503’、‘华瑞稻’、‘连粳7号’、‘德香4103’、‘甬优9号’、‘Ⅱ优602’、‘两优766’、‘盐粳11号’、‘丰两优80’和‘深两优1813’为2种氮素供应下的磷高效型品种/系。     

沼液浸种对陆地棉生长及产量的影响

通过沼液在陆地棉上的试验,确定沼液浸种的最佳方法.试验采用单因子完全随机区组试验设计,对不同的沼液浸种时间进行田间试验研究.结果表明,沼液浸种各处理的出苗率都比对照高,平均高出0.5;～3.5;,其中以沼液浸种8 h的出苗率最高为85.5;.沼液浸种的处理衣分、单铃重、籽指都比对照要高, 其中以沼液浸种8 h表现得比较好,比对照衣分高1.1;, 单铃重高0.3 g,籽指高0.11.各处理单株增铃数为0.1～0.5个,各处理间差异不大.虽然经过沼液浸种的叶绿素含量较高,但是各处理间产量差异不大.