三叶浮萍生物碳制备及其对重金属复合污染的应用

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1、三叶浮萍生物碳制备及其对土壤中重金属污染修复效果XXX(xxx单位,地点邮编)扌商要：选取三叶浮萍为原料制备生物碳实施Pb、Zn、Cd重金属复合污染土壤化学稳定修复,并且对三叶浮萍生物碳进行表征，与蓝藻制备的生物碳进行对比，采用基于酸消解三叶浮萍生物碳ICP元素分析法测得P元素20.70±0.42mg/L,Ca元素243.54±5.99mg/L；利用基于微波消解法ICP元素分析法测得蓝藻生物碳中P元素为74±5.8,Ca元素171±13.2,得出在三叶浮萍生物碳屮Ca:P约为11.8,有足够的Ca与P结合成磷酸盐的形式存在在生物碳内。通过与相同含磷生物碳类比可知经过56d的化

2、学稳定修复，修复材料能显著降低TCLP提取态Pb、Zn、Cd,修复效果为：Pb>Zn>Cdo对土壤中的重金属Pb的固定机理主要是溶解一沉淀，XRD证明有Ca2Pb8(PO4)6(OH)2和Pb]()(PO4)6(OH)2沉淀生成，因此推论出三叶浮萍生物碳是修复土壤屮Pb、Zn、Cd重金属污染的理想材料。关键生物碳；三叶浮萍生物碳；ICP；土壤；重金属；固定机理；引言生物炭(Biochar)山是生物质材料在低氧或无氧条件下和相对较低的温度下(700°C)热分解所产生的一种高碳含量产物⑵，由于其具有相对较大的比表而积、较高的pH值和阳离子交换量(CEC)94】、丰富的功能团(如竣

3、基、酚基、疑基、拨基、醍类物质等)，并含有较多的可溶性P、N⑸，可作为一种新型、绿色、经济的坏境功能材料应用于土壤重金属污染修复，但与传统修复材料相比,关于生物炭对土壤中不同重金屈的修复效果与修复机理方而的研究不足，亟待开展相关机理研究⑹。由于制备生物炭的原料和方法不同，致使生物炭产物的性质差异很大⑺，导致其对重金属的修复效果和机理存在差异。不同生物质源制备的生物炭对重金属的修复也存在较大差异，如玉米、秸秆生物炭对Pb2CcT的吸附量显著高于小麦秸秆和花生壳制备的生物炭&⑼；在江西红壤中添加2%的生物炭，对Cu(II)的吸附量依次为：油菜秸秆炭〉花生秸秆炭〉稻草秸秆炭〉大豆

4、秸秆炭。综合各类研究发现，有关水生植物类制备的生物炭对土壤屮复合重金属修复的比较研究较少，更鲜有将生物炭与传统修复材料的修复效果进行对比的研究。三叶浮萍生物碳作为一种传统的土壤重金属修复材料，常用于修复Pb、Cd、Cu、Zn等⑴"2】,对Pb的修复效果最显著。三叶浮萍生物碳固定Pb的主要修复机理为溶解-沉淀机制[⑶。利用三叶浮萍生物碳与生物碳相结合，形成一个相加的作用使得处理效果可以大大增强，找到有效率的修复方法。本实验选择的三叶浮萍测岀来的含磷组成结构恰好是三叶浮萍生物碳中的磷酸钙，既能使重金属吸附性能增强，又能够利用其含磷性质结合固定，从而达到高效率修复土壤屮重金属复合污

5、染。三叶浮萍，是南方水体富营养化产物中最常见的一种，数量丰富，而且分布范围广，对于实验有原料丰富，产地就近的好处，至今为止的研究中还没有以生物碳作为原料，并对其生物碳性能进行测定与己经研究过的农业固体废弃物和作为生物碳原料等⑺⑼对比得出其优势，找出更好的生物碳性能和应用到实际当中。1材料与方法1.1供试土壤与修复材料供试土壤取自长沙城郊附近的表层稻[□红壤，自然风干，过2moi筛。根据《土壤质量标准》(GB15618—1995)，该土壤为Pb、Cd、Zn复合污染土壤，土壤的基本理化性质借鉴于表l[I4]o表1供试土壤和修复材料基本杵•质Table1Physico-cliein

6、icalpropertiesofsoilandP—bearingmaterials污染煙上壤含磷材料牛粪生物炭秸秆生物炭l>H有机质7.302.426.909」38.72Sand+Sih(2~2OOOp.m)/%69.9——(Jay(<2p.ni)/%18.9——Totalm0.00617.00.640.26Pb/nig*kg*128602.800.0050.009Cd/mg'kg'131—().(X)1().(X)2Z»/nig*kg195722852353灰分含量——6&628.6修复材料为三叶浮萍生物碳，将打捞回来的三叶浮萍风干，再放入75°C烘箱中过夜干燥，经研磨机粉

7、碎后保存于干燥器中备用。1•2生物碳的制备制备采用水热法碳化法，三叶浮萍碳化装置为100nil的高压反应釜(河南郑州巩义市予华有限责任公司，CJF-0.5)o向三叶浮萍粉末加入去离子水，形成含水率80%的混合体，全部转移至高压反应釜中密闭后，保持反应温度(200°C),维持恒温6h。反应完成后通自来水使反应釜冷却至室温。80°C烘6h所得产物即为生物炭，称重后研碎过0.150価筛得到实验样甜，保存于干燥器中待分析。实验过程屮，为了保证数据的可靠均性，进行了不少于两次的重复实验，共得到两个平行样分别有26