生物质灰渣的农业化学行为研究

摘要

生物质灰渣的pH高，含有丰富的钾、硅以及多种微量元素，在农业生产中可以用作土壤改良剂和制取多元复合肥料。以往对生物质灰渣的研究和资源化利用大多局限于建筑、化工等行业方面，而在农业方面特别是农业化学行为的研究却鲜有报道。本文以四种不同类型的生物质灰渣（锯木灰、谷壳灰、玉米灰、水稻灰）为研究对象，分析了生物质灰渣的物理化学特性，探讨灰渣在不同浓度下对磷、钾的吸解吸附特性。并选择不同的化肥与四种灰渣混合在25℃恒温培养研究灰渣对磷的固定和氨的挥发的影响。得到主要结果如下:
　　 1锯木灰中各粒径中占有的质量百分比随着粒径的变小而增大，谷壳灰、玉米灰、水稻灰占有的质量百分比随着粒径的变小呈现出先增大后减小的趋势，四种灰渣中80％的颗粒粒径都小于1mm。四种灰渣中自然含水量和最大持水量的大小均表现为:锯木灰＞水稻灰＞谷壳灰＞玉米灰，且吸水率与含水率存在显著的正相关。锯木灰中各化学元素组成含量的平均值的顺序表现为:K＞Mg＞Ca＞Fe＞P＞Mn＞Zn＞Cu，谷壳灰、玉米灰、水稻灰的各化学元素组成的含量相似，其平均值大表现为小K＞Fe＞Mg＞P＞Mn，而Zn、Ca、Cu在该三种灰渣中含量很低且大小相近，其中Zn的平均值为0.06～0.22g/kg，Ca的平均值为0.03～0.07g/kg，Cu的平均值为0.08～0.11g/kg。锯木灰中Fe、Mg、Ca的含量明显的高于其他三种灰渣，水稻灰K的含量明显高于其他三种灰渣。
　　 2随着加入磷溶液浓度的增加，灰渣对磷的吸附量和解吸量也随之增加，而吸附率和解吸率则表现出减小，可见吸附和解吸的活化都需要一定的浓度范围。用Langmuir方程拟合灰渣对磷的吸附过程和解吸过程，吸附平衡常数和解吸平衡常数均表现为锯木灰＞玉米灰＞水稻灰＞谷壳灰。随着钾浓度的增加，灰渣对钾的吸附量和解吸量也逐渐增加，吸附率和解吸率则逐渐减小，其中吸附量和解吸量的增加幅度逐渐变缓。锯木灰的吸附量最大，玉米灰的吸附量最小，水稻灰和谷壳灰的吸附量较为接近，而解吸量的大小顺序表现为:锯木灰＞水稻灰＞谷壳灰＞玉米灰。通过Langmuir方程、Freundlich方程和Temkin方程拟合四种灰渣对钾等温吸附曲线其相关性(r)均达到极显著水平。
　　 3四种灰渣在各化肥各处理(T1、T2、T3)下，磷的固定量和固定速率都表现先增大后减小的趋势，同种灰渣在不同的化肥下磷固定的总量差异较小且在T1、T2、T3水平下谷壳灰、玉米灰、水稻灰磷的固定总量相近，因而在磷酸二氢钾中加入氯化钾和尿素对磷的固定的影响不大。通过磷的固定率与Fe2O3、CaO、MgO的含量相关分析表明，灰渣对磷的固定率与Fe2O3、CaO、MgO的含量呈极显著的正相关，因此Fe2O3、CaO、MgO含量较高的锯木灰在各水平下磷的固定率都高于其余三种灰渣。
　　 4在N1、N2、N3水平下，四种灰渣随着时间的增加氨的挥发量和挥发速率都表现出先增大后减小的趋势，处理N3中谷壳灰、玉米灰、水稻灰氨的挥发总量表现为:N2＞N1＞N3，锯木灰中氨的挥发总量表现为:N1＞N2＞N3，且锯木灰中氨的挥发总量明显大于其余三种灰渣。用抛物线扩散方程和Elovich方程拟合氨的挥发量随时间的变化，其相关系数均达到极显著水平。曲线方程lny=lna+b/t拟合灰渣中氨的挥发率的变化，四种灰渣在不同化肥水平下其相关系数r为0.9894～0.9960，均达到极显著水平。

目录

声明

论文说明

摘要

第1章 文献综述

1．1 农业废弃物的特性

1．1．1 农业废弃物的种类

1．1．2 农业废弃物的利用现状

1．2 农业废弃物的循环利用模式

1．2．1 国外农业废弃物循环模式

1．2．2 国内农业废弃物循环模式

1．3 秸秆灰渣的农业利用

1．3．1 秸秆灰渣的理化特性

1．3．2 秸秆灰渣的农业应用

第2章 绪论

2．1 研究目的和意义

2．2 研究目标

2．3 研究内容

2．4 技术路线

第3章 材料与方法

3．1 试验材料

3．2 试验设计

3．2．1 生物质灰渣对磷的吸附和解吸试验

3．2．2 生物质灰渣对钾的吸附和解吸试验

3．2．3 生物质灰渣与化肥混合对磷的固定试验

3．2．4 生物质灰渣与化肥混合后对氨的挥发试验

3．3 测定方法

3．4 数据处理与计算

第4章 生物质灰渣的物理化学组成特征

4．1 生物质灰渣的物理特性

4．1．1 生物质灰渣的颗粒粒径分布特征

4．1．2 不同生物质灰渣的持水性

4．2 生物质灰渣的主要化学元素组成

4．3 小结

第5章 生物质灰渣对磷、钾的吸附解吸特性

5．1 生物质灰渣对磷的吸附解吸特征

5．1．1 不同灰渣对磷的吸附影响

5．1．2 不同灰渣对磷的解吸影响

5．2 生物质灰渣对钾的吸附解吸特征

5．2．1 不同灰渣对钾的吸附影响

5．2．2 不同灰渣对钾的解吸影响

5．3 小结

第6章 生物质灰渣与化肥混合的加合性研究

6．1 生物质灰渣与化肥混合对磷的固定影晌

6．1．1 不同化肥配比对磷的固定量影响

6．1．2 不同化肥配比对磷的固定速率影响

6．1．3 不同化肥配比对磷的固定率影响

6．2 生物质灰渣与化肥混合对氨的挥发影响

6．2．1 不同化肥配比对氨的挥发量影响

6．2．1 不同化肥配比对氨的挥发速率影响

6．2．3 不同化肥配比对氨的挥发率影响

6．3 小结

第7章 结论

7．1 生物质灰渣的物理化学组成特征

7．2 生物质灰渣对磷、钾的吸附解吸特性

7．3 生物质灰渣与化肥混合的加合性

7．4 问题与展望

参考文献

致谢

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