不同原料生物炭对铵态氮的吸附性能研究

摘要

为探讨不同原料生物炭对铵态氮吸附量及吸附机制,以花生壳、玉米秆、杨木屑和竹屑为原料,在500℃下充N2保护热解制备生物炭,通过电镜扫面图(SEM)与傅立叶红外光谱图(FTIR)表征NH+4-N在生物炭表面的吸附特征,结合批量平衡吸附试验,对比研究不同原料生物炭对NH+4-N的吸附性能.结果表明:吸附后生物炭表面附着颗粒或粉末物质,孔隙被填充,表面变得较为平坦.四种生物炭表面分布的-OH、-C=O、-C-O,以及花生壳生物炭与玉米秆生物炭表面的-CH3、-CH2、-O-参与了吸附;Langmuir方程可以较好地拟合四种生物炭对NH+4-N的等温吸附;吸附均在50 min内达到平衡,伪二级动力学方程均可以较好地描述生物炭对NH+4-N的动力学吸附过程;在溶液pH=7.00条件下,初始浓度为800 mg·L-1的体系中,四种生物炭对NH+4-N的最大吸附量为9.5~15 mg·g-1,吸附能力大小为花生壳生物炭>玉米秆生物炭>竹屑生物炭>杨木屑生物炭.研究表明,生物炭表面含氧官能团对吸附NH+4-N起到决定性作用,吸附为单分子层吸附,且由快速反应所控制,四种生物炭中吸附性最好的是花生壳生物炭.