武丽君,王朝旭,2*,张 峰,2,崔建国,2(.太原理工大学环境科学与工程学院,山西 太原 030024；2.山西省市政工程研究生教育创新中心,山西 太原 030024)



玉米秸秆和玉米芯生物炭对水溶液中无机氮的吸附性能

武丽君1,王朝旭1,2*,张 峰1,2,崔建国1,2(1.太原理工大学环境科学与工程学院,山西 太原 030024；2.山西省市政工程研究生教育创新中心,山西 太原 030024)

摘要：为探明玉米秸秆和玉米芯生物炭对水溶液中无机氮的吸附性能,研究了其对N H4+-N、NO3--N和NO2--N的吸附动力学过程;并用等温吸附模型对NH4+-N和NO3--N的吸附过程进行拟合,探讨制得生物炭对无机氮的吸附机理.结果表明,400℃和600℃制得玉米秸秆和玉米芯生物炭均呈碱性,表现为400℃<600℃;同种原材料,与400℃制得生物炭相比,600℃制得生物炭碱性含氧官能团数量较多,而酸性含氧官能团数量较少.400℃制得生物炭对NH4+-N的吸附能力较强(玉米秸秆和玉米芯生物炭的平衡吸附量分别为4.22和4.09mg/g);而600℃制得生物炭对NO3--N和NO2--N的吸附能力较强(玉米秸秆和玉米芯生物炭对NO3--N的平衡吸附量分别为0.73和0.63mg/g;对NO2--N的平衡吸附量分别为0.55和0.35mg/g).与NO3--N和NO2--N相比,玉米秸秆和玉米芯生物炭对NH4+-N的吸附能力更强,4种生物炭对NH4+-N的平衡吸附量是NO3--N/NO2--N的4.29～20.2倍.等温吸附模型拟合研究表明,玉米秸秆和玉米芯生物炭对水溶液中NH4+-N和NO3--N的吸附过程均可用Freundlich模型描述,其在生物炭表面的吸附是多分子层吸附.

关键词：生物炭；无机氮；吸附性能；含氧官能团

∗ 责任作者, 讲师, cxwang127@126.com

农田土壤大量施用氮肥造成了一系列环境问题,氮素淋失不但导致其利用率降低,而且使地下水污染,地表水体富营养化[1-2].因此,寻求减少土壤氮素流失的方法,治理氮污染问题迫在眉睫.近年来,生物炭因其良好的环境效应已成为农业和环境科学领域的研究热点.生物炭是以废弃生物质为原料,在限氧或无氧、高温条件下形成的富碳物质.以玉米秸秆和玉米芯为原料制备生物炭,不但可以变废为宝,而且有利于环境保护[3].玉米秸秆和玉米芯生物炭的农田施用有望缓解土壤氮素流失,提高土壤营养元素水平和生产能力.

制备生物炭的原材料、工艺不同,生物炭的理化特性也不尽相同.张千丰等[4]通过3种作物……