不同改性生物炭功能结构特征及其对铵氮吸附的影响

• 作者: 周凯军 姚建武 宁建凤 李盟军 王思源 申健 艾绍英
• 来源期刊: 生态环境学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 改性生物炭 铵氮 吸附
• 年，卷（期）: 2019,（5）
• 页码范围: 1037-1045
• 页数: 9页
• 分类号: X52|X53
• 字数: 7603字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2019.05.022

摘要

为研发高性能铵氮(NH4+-N)吸附材料,削减水体NH4+-N排放负荷,提高农田土壤NH4+-N养分持留力,采用3种改性方法制备铁改性生物炭(B1)、酸碱联合改性生物炭(B2)铁氧化改性生物炭(B3).通过吸附实验对比研究不同改性生物炭对NH4+-N的吸附效应,并结合改性前后和吸附前后生物炭组成与结构特征对改性生物炭的NH4+-N吸附机制进行探讨.结果表明,(1)铁氧化改性生物炭对NH4+-N的吸附作用最强,相对于未改性生物炭(B),其NH4+-N饱和吸附量提高了23.3％-24.1％;铁改性生物炭次之,NH4+-N饱和吸附量较未改性炭提高了14.1％-14.3％;酸碱联合改性生物炭NH4+-N饱和吸附量最小.(2)改性生物炭对NH4+-N的吸附由单分子层化学吸附的稳定吸附机制主导,同时存在非均一的多层物理吸附过程.(3)改性后导致的C-O官能团的增加是NH4+-N吸附量增加的主要原因,其次Fe-O官能团也参与了NH4+-N吸附.因此,采用氧化物对生物炭进行改性,提升生物炭中有氧官能团含量(包括有机和无机有氧官能团)是提高NH4+-N吸附效应的有效途径.该研究结果可为制备和筛选高性能NH4+-N吸附材料,提高生物炭在土水系统NH4+-N的去除效应提供理论基础.