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本文以芦苇制成的生物炭为研究对象,通过将生物质炭与十五里河河口湿地土壤进行网隔室内模拟培养,三种水分处理为淹水、干湿交替和75%田间持水量,获得不同培养周期下的生物质炭(制备温度:600℃和350℃,洗涤条件:洗涤和未洗涤,分两个周期和三种水分处理,共76个样品),运用SEM-EDS和红外测定等现代分析技术,分析揭示了不同水分条件培养下生物炭表层形貌、化学组成及官能团等化学性质的变化规律,同时对培养后生物炭进行磷素吸附-解吸实验,探讨了生物炭表层特性变化和磷的吸附-解吸动力学特性。 本研究主要内容包括:⑴不同热解温度的生物质炭经不同水分培养后,生物质炭表层的元素组成和官能团变化为:不同热解温度的生物质炭均有C和O的含量所占比重最大,在不同水分条件培养后,元素Mg、Al、Si、P、K、Ca和Fe含量逐渐增加,且温度越高,C和O含量比重则反而越小,反之则相反。Mg、Al、Si、P、K、Ca和F e含量比重均在增加,尤其Al、Si和Fe的含量增加较快。未经水分培养的生物质炭存在芳香环(C=C,C=O)结构和醚C-O-C基团,不同水分培养后的生物质炭均存在双键和芳环C=C,醚C-O-C官能团,胺(-NH2和-NH-)和羟基(-OH)和腈类的碳氮三键。不同温度和不同洗涤对生物质炭的官能团变化影响趋势不明显。⑵不同处理生物质炭(600-S、600-WS、350-WS和350-S)对磷的吸附解吸特性的分析结果为:4种不同处理的生物质炭的吸附量的变化较明显,均随着磷溶液平衡浓度的增加而增大,其中600-WS的等温吸附曲线较陡,呈急速上升的趋势,而350-WS、350-S和350-WS的等温曲线较缓慢。总体上,不同处理的生物质炭对磷的吸附量表现为:600-WS>600-S>350-S>350-WS。用Langmuir方程和Freundlich方程进行拟合显示:Langmuir方程拟合的相关系数成极显著,能更好的描述本实验生物质炭对磷的吸附过程,其拟合参数显示,600℃的K值,XM和MBC均高于350℃的各个拟合参数,表明600℃的生物质炭的吸附性能高于350℃的生物质炭,但同一温度不同洗涤条件下吸附参数变化规律不明显。不同处理生物质炭的解吸量均随磷溶液平衡浓度的增加而增大,不同处理生物质炭解吸率均随磷溶液平衡浓度增加而逐渐下降。平均解吸率表现为600-S>600-WS>350-S>350-WS。⑶4种不同处理的生物质炭在经过淹水、干湿交替和75%田间持水量培养120天后,对磷的等温吸附解吸特征变化表现为:淹水、干湿交替和75%田间持水量培养后的生物质炭的吸附量均随磷平衡浓度的增加而增大,且淹水的吸附量远远大于75%田间持水量和干湿交替的吸附量。其中在淹水条件下,600℃的吸附量高于350℃,其他两个水分培养后生物质炭的吸附量在不同温度和不同洗涤方式下的规律性不明显。用Langmuir和Freundlich方程对三种水分培养后的生物质炭进行拟合发现,两个方程对淹水培养的生物质炭均能很好地描述,而干湿交替和75%田间持水量用Freundlich方程拟合的效果较好。淹水培养的K值,MBC和Xm也均高于干湿交替和75%田间持水量,说明淹水条件有利于生物质炭对磷的吸附性能的提高。三种水分处理的解吸量均随磷平衡浓度的增加而逐渐增大,但解吸率均随磷溶液平衡浓度的增加而呈下降趋势。⑷培养240天后的生物质炭的吸附解吸特性表现为:淹水、干湿交替和75%田间持水量培养后的生物质炭的吸附量均随磷平衡浓度的增加而增大,且淹水的吸附量远远大于75%田间持水量和干湿交替的吸附量,其中干湿交替培养后600℃的吸附量高于350℃,75%田间持水量培养后350℃高于600℃,淹水培养的不同温度和不同洗涤处理的生物质炭的变化规律不明显。三种水分培养后Langmuir和Freundich方程均能很好地描述12种不同处理的生物质炭对磷的等温吸附过程。干湿交替和75%田间持水量各个拟合参数的变化趋势相同,均有350℃的吸附性能高于600℃,洗涤的吸附性能高于未洗涤的。淹水培养的等温拟合参数变化规律不明显,但淹水的各个拟合参数均高于干湿交替和75%田间持水量的拟合参数。三种不同水分处理后的生物质炭解吸量均有随添加磷浓度的增大而增大,解吸率随添加磷浓度的增加而减少。淹水的解吸量和解吸率均高于干湿交替和75%田间持水量。⑸培养120天和240天后生物质炭对磷的吸附解吸特征变化较大,吸附量淹水培养后240天后比培养120天后均有所增加,75%田间持水量的均有所减少,干湿交替350-S-J和350-WS-J有所减少。Langmuir和Freundich方程的拟合参数除饱和吸附量外,各个拟合参数培养240天比120天均有所提高,解吸量和解吸率都有一定程度的增长。