生物炭吸附邻苯二甲酸酯实验研究:灰分及老化作用的影响

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiexinhai
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邻苯二甲酸酯类(PAEs)是环境中常见典型有机污染物,具有挥发性低、毒性大、持久性强特点,在水土环境中分布广泛,需要采取经济有效的办法对其控制。作为经济型环境修复剂,生物炭近年得到国内外研究者关注,可被用于水土修复、固碳减排、改良土壤促进农作物增产等方面。但是,在水土自然环境应用中,生物炭会受到自然表生地球化学作用,导致其原有的元素含量、孔隙表面结构特性、官能团组成等产生变化,从而影响生物炭对污染物的吸附能力,此外,灰分是生物炭的重要组成部分之一,灰分的存在对其吸附污染物的能力也有较大影响。因此,研究老化作用及灰分对生物炭吸附控制邻苯二甲酸酯的影响,具有重要意义。本文进行了以下研究:(1)制备生物炭并进行H2O2模拟自然氧化作用/去灰分处理,研究生物炭的表面形貌、元素分布、表面官能团分布、石墨化程度的改变;(2)通过批实验,对比老化/去灰分前后生物炭对水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的吸附效果的改变。(3)通过土柱淋滤实验,对比老化/去灰分前后生物炭对土壤中DMP、DEP迁移性的影响。论文的主要结论如下:(1)生物炭经过老化处理后,表面含氧基团增多,无机矿物质减少,极性升高,芳香性降低,疏水作用增强,EDA作用减弱。氧化作用破坏了生物炭的表面微孔结构,使得吸附位点被破坏,降低了吸附能力。(2)土柱淋滤实验结果表明,老化后的生物炭相比新鲜生物炭,能在土壤中更加有效固定PAEs。相比老化炭,新鲜生物炭对土壤的缓冲能力影响较为明显,但差别不大。(3)去灰分处理后,生物炭的表面形态、物质组成均发生变化。生物炭表面氧含量下降而总氧含量上升,这说明生物炭有了更多的疏水部分和更少的极性基团,对PAEs的吸附能力提高。(4)加入去灰分生物炭后,污染物在土壤中的迁移性变强,原因是生物炭中灰分与土壤中有机质的结合有利于固定污染物,去除灰分以后,固定PAEs能力下降。
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