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1.
以水稻秸秆为原料,分析了不同热解温度下所制备的生物质炭的性质,并采用批处理法,分析了生物质炭添加量和不同热解温度制备的生物质炭对土壤磷吸附特性的影响。结果表明:随着热解温度的升高,生物质炭的碳化程度、比表面积和磷含量增加。添加生物质炭显著减少了土壤对磷的吸附量,而且随着生物质炭热解温度的增加,土壤对磷的吸附量显著增加。Langmuir方程和Freundlich方程都能够较好地拟合添加生物质炭土壤的磷等温吸附曲线。准一级动力学方程和准二级动力学方程可较好地描述添加生物质炭土壤的磷吸附动力学行为。通过以上研究结果可知,水稻秸秆生物质炭可以减少土壤对磷的吸附并增加土壤有效磷的含量,因此在土壤磷肥肥效改良方面具有一定的应用潜力。 相似文献
2.
不同来源生物炭对土壤磷吸附解吸的影响 总被引：6，自引：1，他引：5
《土壤通报》2017,(6):1398-1403
主要研究了水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、花生壳四种来源的生物炭对土壤磷吸附解吸的影响。研究结果表明:生物炭对土壤磷吸附的影响取决于土壤溶液中磷的浓度,与对照相比,在中低磷浓度(0~90 mg L-1)时,四种生物炭对土壤磷的吸附影响较小,而在较高磷浓度时,小麦秸秆生物炭和花生壳生物炭均抑制了土壤磷的吸附,而水稻秸秆生物炭和玉米秸秆生物炭均能促进土壤磷的吸附。吸附动力学试验表明,在反应开始的4小时内,土壤对磷的吸附较快,吸附量基本达到平衡吸附量的50%;到达吸附平衡时,添加生物炭能够降低土壤对磷的吸附量,四种生物炭对土壤磷的吸附量依次为:小麦秸秆玉米秸秆花生壳水稻秸秆。此外四种生物炭都能促进土壤中磷的解吸,其中玉米秸秆的促进效果最为显著,解吸量比对照高1.76倍。Langmuir方程和Freundlich方程都能很好地拟合生物炭存在下土壤磷的吸附等温线(P0.01),Freundlich拟合程度要比Langmuir方程的高。准一级动力学方程和准二级动力学方程都能很好地描述生物炭存在下土壤磷的吸附动力学(P0.01)。 相似文献
3.
为了减少土壤磷素流失,提高磷肥利用效率,探究不同生物炭对棕壤中磷素吸附解吸行为的影响规律,以水稻秸秆、玉米秸秆和花生壳为原材料,利用限氧升温炭化法制备生物炭,通过批量吸附实验研究了生物炭种类和生物炭添加量对棕壤磷吸附解吸的影响。结果表明：水稻秸秆生物炭在添加量为0.4%时显著提高棕壤对磷的吸附量,花生壳生物炭和玉米秸秆生物炭则显著降低棕壤对磷的吸附量；等温吸附曲线表明,不同生物炭均未改变等温吸附曲线的变化趋势,均可用Langmuir方程和 Freundlich 方程进行描述(R2>0.93),其中 Langmuir 方程拟合效果更好,不同处理对磷的理论吸附量大小顺序为：水稻秸秆生物炭+棕壤>棕壤>花生壳生物炭+棕壤>玉米秸秆生物炭+棕壤；吸附动力学实验表明,不同生物炭均未改变磷吸附动力学曲线的变化趋势,在所有动力学模型中,准二级动力学模型最适合描述土壤对磷的吸附行为(R2>0.99),其次为准一级动力模型(R2>0.99)和Elovich动力学模型(R2>0.88)；三种生物炭均显著促进棕壤对磷的解吸,当生物炭添加量为≥0.2%时,水稻秸秆生物炭、玉米秸秆生物炭和花生壳生物炭,分别可提高棕壤对磷的解析率50%、70%和90%以上。由此可见,不同生物炭可提高棕壤对磷素的供应和利用,水稻秸秆生物炭在减少棕壤磷素流失、保护生态环境方面具有更大的应用价值。 相似文献
4.
本研究以园林绿化废弃物刺桐为原料,在不同的热解温度下(300、500、700℃)制备生物炭,用动力学方程和等温吸附方程分别拟合生物炭对氨氮和磷的吸附性能。等温吸附方程拟合结果表明:生物炭对水中氨氮和磷的吸附量均随着氨氮和磷的初始浓度的增加而增大,且均能较好地拟合Langmuir吸附方程,且BC500吸附效果最好;动力学方程拟合结果表明:不同热解温度下得到的生物炭对氨氮和磷的吸附速率较快的过程分别发生在最初的300 min和60 min内,且均能较好地拟合准二级动力学方程;此外,生物炭对不同初始p H下对氨氮和磷溶液的吸附效果分别为p H7p H11p H3和p H11p H7p H3。 相似文献
5.
镉污染水稻秸秆生物炭对土壤中镉稳定性的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
中国农田土壤镉等重金属污染问题突出,对其生产过程中产生的镉污染水稻秸秆进行无害化和资源化利用研究具有重要意义。该研究通过连续提取试验、风险评价指数法、吸附动力学/热力学、土柱试验,以及X射线衍射分析、傅里叶变换红外光谱分析等手段,探究了不同热解温度下制备的镉污染水稻秸秆生物炭对土壤中Cd的稳定特性。研究结果表明,镉污染水稻秸秆热解制备的生物炭可有效吸附土壤镉。热解温度显著影响生物炭对Cd的吸附能力（P<0.05）,高温生物炭对Cd吸附容量大,700 ℃下制备的生物炭对Cd的吸附容量可达72.57 mg/g。生物炭对Cd的吸附主要通过含氧官能团表面络合和碳酸盐共沉淀吸附,其吸附过程符合Langmuir方程和准二级动力学模型,吸附过程受化学速率控制。土柱试验表明,镉污染水稻秸秆生物炭能有效降低土壤Cd的下渗迁移能力,其作用机制主要是将土壤Cd从酸可提取态转化为残渣态,施入高温生物炭的土壤中Cd的残渣态比例最高。上述结果表明,热解可有效处理镉污染水稻秸秆,制备的生物炭可用于Cd等重金属污染土壤的稳定修复,有效解决镉污染水稻秸秆的潜在二次污染问题并实现其安全利用。 相似文献
6.
秸秆生物炭对棕壤中Cu(Ⅱ)的吸附效应及影响因素 总被引：3，自引：2，他引：3
以棉花、花生秸秆为原料,采用限氧热裂解法分别于350℃、500℃、650℃下制备生物炭,通过等温吸附和吸附动力学实验,研究两种秸秆生物炭对棕壤中Cu(Ⅱ)的吸附特性和修复效应。结果表明:随裂解温度上升,秸秆生物炭的碳化程度和BET比表面积增加,而含氧官能团、H/C和O/C的比值则减少,且花生秸秆生物炭的芳香化程度、碳化程度和比表面积均高于棉花秸秆生物炭;不同温度梯度制备的生物炭在吸附效果及机制方面存在差异,秸秆生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附效果与Lagergren动力学方程的二级动力学方程、Langmuir等温方程可以较好拟合;随着pH的升高,吸附量均增加,吸附量在6.5时达到最大,且花生生物炭的吸附量大于棉花生物炭;SEM电镜扫描图展示了花生秸秆生物炭的表面特征和孔隙结构比棉花明显;FTIR谱图分析表明秸秆生物炭含氧官能团含量随裂解温度的升高而减少。综上,花生秸秆生物炭对山东棕壤重金属污染的修复效果更优。 相似文献
7.
不同热解温度制备的水稻秸秆生物炭理化特性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
《土壤通报》2020,(1):136-143
以不同热解温度(100～800℃)制备的水稻秸秆生物炭为研究对象,研究在不同热解温度下制成的生物炭的理化特性。结果表明,热解温度为100～300℃制成的水稻秸秆生物炭呈弱酸性,400℃以上时呈碱性;水稻秸秆生物炭表面碱性含氧官能团数量随着热解温度的升高而增加、酸性含氧官能团则减少;水稻秸秆生物炭中的官能团C=C、C-O-C、-OH和-C=O在较高的热解温度下发生缔合或消除,促进了芳香基团的形成;随着热解温度的升高,水稻秸秆生物炭的阳离子交换量(CEC)、比表面积、孔径、比孔容、氮气吸附量和颗粒表面的分型维数(D1)均先增加后降低,阳离子交换量(CEC)在300～500℃时、其它性状在400～600℃之间达到最大值;以不同热解温度制成的水稻秸秆生物炭颗粒的孔隙结构均以孔隙宽度2～50 nm的中孔为主。随热解温度的升高,水稻秸秆生物炭的产率逐渐降低;400～500℃炭化2 h,生物炭产率最高,其孔隙结构最为复杂,所以可以认为400～500℃是水稻秸秆炭化的最佳温度。 相似文献
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秸秆生物炭对小白菜生长发育及土壤性质的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
《南方农业》2019,(34)
通过盆栽对比试验研究了不同生物炭添加量对小白菜生长发育及土壤理化性质的影响。结果初步表明:1)适量的秸秆生物炭添加量(4%～8%)有助于小白菜生长发育,而较高的添加量(12%～16%)反而有抑制作用;2)随着生物炭含量水平的提高,小白菜对氮、磷、钾的吸收呈现先增加后减少的趋势;3)添加秸秆生物炭可以使土壤容重降低,同时增加土壤孔隙度,使土壤具有较好的持水能力;4)生物炭本身含有丰富的有机碳、氮、磷、钾元素,能使土壤中相应的元素含量上升。 相似文献
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玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭及其对盐碱土壤理化性质的影响 总被引：5，自引：2，他引：3
[目的]研究不同温度制备的玉米秸秆和污泥基生物质炭不同施加量对盐碱土壤基本理化性质的影响,为盐碱土改良及土壤污染物质的生态修复等方面的研究提供科学依据。[方法]以质量比5∶2的玉米秸秆和剩余活性污泥为原料,分别在300,350,400,450,500℃共5个不同温度条件下热解制备生物质炭,通过扫描电镜、元素分析和红外光谱对其性质及结构进行分析,并通过培养试验研究其对盐碱土壤基本理化性质的影响。[结果]随着热解温度的升高,生物质炭微观结构越发达,比表面积越大,表面官能团的种类和数量也产生了显著性变化;同时随着热解温度逐渐升高,生物质炭C含量不断增加,而O,H和N含量却逐渐降低;添加玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭能够显著增加盐碱土壤中有机碳含量,而土壤中总氮、总磷、有效磷、速效钾含量变化幅度较小;水溶性盐含量降低明显;加入生物质炭后大幅度提高了土壤阳离子交换能力,添加量越大,阳离子交换量越大;但生物质炭对土壤pH值影响不大。[结论]玉米秸秆和污泥基生物质炭提高了土壤养分含量和肥力指标,降低了土壤盐碱性。玉米秸秆和污泥基生物质炭可用于盐碱土壤的改良。 相似文献
10.
《水土保持学报》2014,(4)
采用不同粒径(0.5,0.25~0.5,0.25mm)的4种原材料(椰糠、木薯秸秆、桉树枝、猪粪),通过不同热解温度(300,400,500,600℃)炭化不同时间(1,2,3,5h)制备生物炭,探讨制炭条件对生物炭碱性基团含量的影响,并探索生物炭改良酸性土壤pH的影响因素。结果表明,不同制炭条件所制备的生物炭均呈碱性,碱性基团含量范围为0.40~1.05mmol/g。不同原材料生物炭碱性基团含量呈现猪粪木薯秸秆椰糠桉树枝的规律。随着热解温度的升高、热解时间的延长及原材料粉碎粒度的减小,生物炭碱性基团含量呈增加趋势。研究还表明,添加生物炭能显著提高酸性土壤pH,其改良酸性土壤的能力随碱性基团含量的增加而增强。原材料粉碎粒度减小、热解温度升高和热解时间延长及用量增加,均能有效提升生物炭改良酸性土壤pH的效果。 相似文献
11.
为了确定生物炭修复草甘膦污染土壤的可行性,通过添加不同比例和种类的生物炭到土壤中,研究土壤对草甘膦的吸附效果。采用吸附动力学拟合、等温吸附分析、红外光谱测定分析方法。结果表明:草甘膦能强烈地吸附在红壤及稻壳炭、竹炭、竹柳炭中,相比于红壤,3种生物炭达到吸附平衡时间短。吸附动力学符合准二级动力学方程,等温吸附符合Freundlich吸附等温方程。Freundlich吸附等温方程中1/n数值均<1,表明红壤和3种生物炭对草甘膦的吸附方式是非线性吸附,且非线性程度大小为竹柳炭>竹炭>红壤>稻壳炭。生物炭添加到红壤中,可以提高红壤吸附草甘膦的量,生物炭添加比例越高,土壤吸附草甘膦的量也越高。土壤中添加生物炭比例相同时,竹炭使土壤吸附草甘膦的量最高,竹柳炭次之、稻壳炭最低。3种生物炭吸附草甘膦前后的红外光谱分析阐明了酚、胺、芳香烃、羧酸、羧酸盐、脂肪醚等在吸附过程中起重要作用。 相似文献
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采用室内培养试验法对添加生物质炭的茶园土壤水溶性氟吸附特性进行了研究。结果表明,茶园土壤随生物质炭添加量增加对水溶性氟的吸附量和吸附率均逐渐降低,应用等温吸附Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程均能够较好地描述其吸附规律,其中以Freundlich方程拟合曲线最佳。随生物质炭添加量的增加土壤氟净吸附量逐渐降低。各处理土壤的氟吸附动力学过程包含吸附快反应和慢反应阶段,平衡时间小于120 min区间为吸附量快速上升期,平衡时间达到1 440 min后0.25%和0.50%生物质炭添加量处理土壤基本达到平衡状态。从双常数方程、Elovich方程和一级动力学方程拟合方程计算得到的理论吸附量与试验实测吸附量之间的符合程度较高,可准确描述添加生物质炭土壤对水溶性氟的吸附过程。添加生物质炭使土壤p H值升高与茶园土壤对水溶性氟最大吸附量、吸附强度和净吸附量的降低密切相关。 相似文献
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Rice Straw-Derived Biochar Properties and Functions as Cu(Ⅱ) and Cyromazine Sorbents as Influenced by Pyrolysis Temperature 总被引：1，自引：0，他引：1
In this study, biochars from rice straw(Oryza sativa L.) were prepared at 200–600?C by oxygen-limited pyrolysis to investigate the changes in properties of rice straw biochars produced at different temperatures, and to examine the adsorption capacities of the biochars for a heavy metal, copper(Ⅱ)(Cu(Ⅱ)), and an organic insecticide of cyromazine, as well as to further reveal the adsorption mechanisms.The results obtained with batch experiments showed that the amount of Cu(Ⅱ) adsorbed varied with the pyrolysis temperatures of rice straw biochar. The biochar produced at 400?C had the largest adsorption capacity for Cu(Ⅱ)(0.37 mol kg-1) among the biochars,with the non-electrostatic adsorption as the main adsorption mechanism. The highest adsorption capacity for cyromazine(156.42 g kg-1) was found in the rice straw biochar produced at 600?C, and cyromazine adsorption was exclusively predominated by surface adsorption. An obvious competitive adsorption was found between 5 mmol L-1Cu(II) and 2 g L-1cyromazine when they were in the binary solute system. Biochar may be used to remediate heavy metal- and organic insecticide-contaminated water, while the pyrolysis temperature of feedstocks for producing biochar should be considered for the restoration of multi-contamination. 相似文献
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水洗处理在不影响生物质炭性质的前提下,可以去除附着在其表面的热解副产物,从而保证对重金属离子的去除能力。以小麦和玉米秸秆为原料,比较两种秸秆类生物质炭对溶液Cd2+和Pb2+的吸附解吸特点及其水溶性盐分含量的影响。结果表明,小麦和玉米秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附过程均更好地符合准二级动力学方程和Langmuir方程。小麦秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量达12.82 mg g?1和9.91 mg g?1,为玉米秸秆吸附量的1.31 ~ 1.76倍和1.06 ~ 1.53倍。洗脱水溶性盐分可以降低生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附,水洗后小麦秸秆和玉米秸秆生物质炭对Cd2+的最大吸附量分别降低42.36%和60.13%,对Pb2+的最大吸附量分别降低29.47%和62.72%。水洗处理提高了两种秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的解吸率,其中小麦秸秆生物质炭提高幅度较大,由原来对Cd2+的解吸率为1.84% ~ 13.05%提高到7.88% ~ 20.19%,对Pb2+的解吸率为1.57% ~ 11.82%提高到6.34% ~ 16.94%。因此,可溶性盐分在秸秆生物质炭吸附Cd2+和Pb2+的过程中具有重要作用,该研究结果将为制备高效修复重金属污染土壤的生物质材料提供技术支撑。 相似文献
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采用限氧升温法在不同的炭化温度和时间下制备4种花生壳生物炭,考察其对土壤吸附邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate,DMP)的影响。结果表明,添加生物炭能显著提高土壤对DMP的吸附能力。Langmuir模型和Freundlich模型均能较好的拟合添加生物炭土壤对DMP的吸附,相关系数分别介于0.90~1.00和0.95~0.99之间。随着生物炭添加量的增加,土壤对DMP的吸附能力明显增强且非线性特征更加突出;在生物炭高添加量条件下,炭化温度高且炭化时间长的生物炭对土壤吸附能力的增强作用更为显著。在Ce=0.001 Sw和Ce=0.01 Sw条件下,生物炭对土壤吸附DMP的贡献率分别介于80.80%~98.58%和67.30%~96.37%之间,表明生物炭对土壤吸附DMP发挥着主导作用。 相似文献
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Purpose
This study compares the dynamic effects of straw and biochar on soil acidity and phosphorus (P) availability in the rice growth period to reveal how straw and biochar affect the availability of phosphorus in soil and utilization of P for rice crop.
Materials and methodsIn the pot experiment, rice straw, canola stalk, and corresponding biochars were mixed uniformly with the Ultisol. Soil samples were collected at four stages of rice growth to analyze the dynamic changes of soil acidity and P availability. The availability of phosphate in straw/biochar-amended soils were evaluated using a combination of chemical extraction and diffusive gradients in thin films (DGT) technique.
ResultsSoil pH, KCl-P, Olsen-P, DGT-P, and Al-P deceased with the rice growth, while Fe-P increased. Biochar increased soil pH and P availability more than straw returning, especially in the mature stage, while the DGT-P only increased in the tillering stage. The DGT-induced fluxes in sediments (DIFS) model revealed that all treatments increased the capacity of soil solid phase supplementing P to pore water in the filling and mature stages. The content of total P in different rice tissues followed the order of grain?>?straw?>?root, and RB350 treatment had the highest P content in rice tissues. In the mature stage, soil pH had positive correlations with KCl-P and Olsen-P, and soil Fe-P had positive correlations with total P of root and straw.
ConclusionsApplication of biochar made at 550 ℃ resulted in a larger increase in available P in soil, while biochar made at 350 ℃ had more effect on the chemical forms of P. The canola stalk biochar showed a larger influence on the P availability than rice straw biochar. Biochar treatments had a larger effect on inhibiting soil acidification and improving P availability than straw returning directly.
相似文献18.
以玉米秸秆为原料,在300、450益和600益下裂解得到3种生物炭,通过批处理实验讨论了溶液初始pH值和裂解温度对玉米秸秆及其生物炭吸附Cr（遇）的影响,并用吸附动力学模型和等温吸附模型对实验结果进行拟合。结果表明：对于同种吸附材料而言,溶液初始pH值越低,玉米秸秆及其生物炭对Cr（遇）的吸附量越大;当溶液初始pH值为3或5时,对Cr（遇）的吸附性能大小顺序为：玉米秸秆>生物炭300益>生物炭450益>生物炭600益;当溶液初始pH=1时,对Cr（遇）的吸附性能大小顺序为：生物炭300益>玉米秸秆>生物炭450益>生物炭600益,且生物炭300益对Cr（遇）的最大吸附量约为141.24 mg·g-1。可见,溶液初始pH值越低,生物炭的裂解温度越低,越有利于生物炭对Cr（遇）的吸附。 相似文献