施用原始及铁改性生物质炭对土壤吸附砷(Ⅴ)的影响

摘要

【目的】考察生物质炭及铁改性生物质炭对土壤吸附砷[As(Ⅴ)]的影响。【方法】以法国梧桐Platanus orientalis修剪枝为原料在650°C限氧条件下热解制备生物质炭,并通过氯化铁(FeCl3)溶液浸渍、热解,将其进一步制备成铁改性生物质炭,对比考察改性后生物质炭理化性质和表面官能团的变化;并通过批量吸附试验探究不同As(Ⅴ)初始质量浓度、吸附时间对施炭土壤吸附As(Ⅴ)效果和规律的影响,通过分析吸附等温线特征和吸附动力学特征,探明吸附机制。【结果】铁改性生物质炭较原始生物质炭pH、比表面积及官能团数量降低,但灰分质量分数和电导率有所增加;Langmuir模型能较好拟合施炭土壤对As(Ⅴ)的吸附过程,表明吸附以单分子层为主。当As(Ⅴ)溶液初始质量浓度大于25 mg·L^(-1)后,铁改性生物质炭对As(Ⅴ)的吸附量大于原始生物质炭,且最大吸附量为0.36 mg·g^(-1)。原始生物质炭和铁改性生物质炭对As(Ⅴ)的动力学吸附符合准二级动力学方程,吸附过程在4 h前后分别为快速吸附和慢速吸附2个阶段,在24 h左右趋于平衡,且铁改性生物质炭处理下土壤的饱和吸附量比原始生物质炭处理高11%。【结论】施用2种生物质炭均能提高土壤对As(Ⅴ)的吸附效果,且铁改性生物质炭的吸附效果优于原始生物质炭。因此,施用铁改性生物质炭可以加强土壤对As(Ⅴ)的吸附作用从而降低As生物有效性。