园林废弃物生物质炭的制备及其对水中铅的吸附效果研究

摘要

园林废弃物处理不合理，不仅会造成环境污染，还会造成植物营养元素的流失。本研究以法国梧桐，桂花，红叶石楠和香樟等典型南方城市园林绿化废弃物生物质为原材料，研究热解温度（350，500和650℃）对园林废弃物生物质炭产率和理化特性的影响。针对当前我国水体重金属污染现状，选取500℃制备的法国梧桐叶片炭和枝条炭作为吸附剂，研究其对水溶液中重金属Pb2+的吸附效果。研究结果如下：　　1.热解温度对生物质炭理化性质的影响：随着热解温度的升高，生物质炭的产率下降，350~500℃下降幅度最大；生物质炭的C含量增加，H和O含量、表面官能团含量降低，芳香性增强，亲水性和极性减弱；生物质炭的灰分和固定碳含量增加，挥发分降低；生物质炭的pH值随热解温度的提高先增加后趋于稳定；高温（650°）制备的生物质炭EC最大。　　2.原材料对生物质炭理化性质的影响：相同热解温度下，高灰分含量的原材料制备的生物质炭产率较高，相同树种的叶片炭产率高于枝条炭，其中，法国梧桐叶片炭产率最高，显著（P<0.05）高于其它生物质炭；同种园林废弃物叶片炭的灰分、挥发分高于枝条炭，固定碳含量低于枝条炭。叶片炭的亲水性和极性强于枝条炭，较低温度下（350、500℃）制备的枝条炭芳香性强于叶片炭。低温条件下（350℃），叶片炭的EC、全N、全S均高于枝条炭。利用扫描电镜和X-ray能谱分析生物质炭（500℃）发现，香樟枝条炭和法国梧桐枝条炭孔隙结构较发达；叶片炭的元素组成比枝条炭丰富，红叶石楠叶片炭中P、Mg、K、Ca等营养元素含量最高，而且在各温度段制备的红叶石楠叶片炭pH值均较高。　　3.生物质炭对水溶液中Pb2+的吸附研究：pH为5时枝条炭和叶片炭对水溶液中Pb2+的去除效果最佳。法国梧桐叶片炭和枝条炭对Pb2+的吸附动力学均符合准二级动力学模型，吸附等温线符合Langmuir和Freundlich模型，整个吸附过程以单分子层的化学吸附为主，同时存在多分子层吸附，吸附过程受到颗粒内、外的扩散联合控制。叶片炭对Pb2+的去除效果优于枝条炭，可能由于叶片炭含有较高的碳酸盐、磷酸盐、Si等无机矿物组分以及pH值。　　该实验结果表明原材料和热解温度对生物质炭的理化性质有显著影响，生物质炭的吸附特性与其矿物组分密切相关。研究结果可为园林废弃物的炭化处理以及重金属污染水体的修复等研究领域提供基础数据参考。

目录

声明

1 文献综述

1.1园林废弃物现状

1.2生物质炭的特性及其影响因素

1.3生物质炭的环境效应

1.4水体重金属污染现状

1.5水体重金属污染的危害及治理方法

1.6生物质炭对水体重金属污染修复的研究

2 研究背景与研究内容

2.1研究背景

2.2研究内容

2.3研究目标

2.4技术路线

3 原材料和热解温度对生物质炭理化特性的影响

3.1试验材料与方法

3.2结果与分析

3.3讨论

3.4结论

4 生物质炭对水中Pb2+的吸附特性研究

4.1试验材料与方法

4.2结果与分析

4.3讨论

4.4本章小结

5 全文总结

5.1结论

5.2创新点

5.3研究展望

参考文献

个人简介

致谢

导师简介