摘要：

氮磷的不断增加导致全球的水体富营养化现象加剧.湖泊,水库,河流的富营养化是一个非常普遍的现象,特别在发展中国家如中国,因此低成本高效的水体处理技术尤为重要.人工湿地技术由于其生物修复的潜力被认为是一种非常有发展前景的技术,大量的陆生,水生植物被运用于水体氮磷的去除.然而,湿地植物如果不能及时收割,植物吸收的营养盐很有可能会因枯枝落叶而返回到水中,因此植物的收割和后续处理十分关键.收割后的植物生物量可以用做家畜的食物,也可以通过其他技术转化为可利用的能源,如生物酒精,沼气,生物质炭等.生物量是一种在全球范围内大量的可再生资源,由于能源的紧缺运用生物量作为能源的生产在一些国家逐渐流行.生物质炭作为一种富碳的热解材料,原料来源于废弃生物量,特别是农业废弃物,如玉米,甘蔗渣,花生等.活性炭的生产和运用已有百年的历史,由于它发达的孔结构和表面官能团,在各个领域都有广泛的应用:包括食品领域中精制糖的脱色,空气净化方面的有毒气体的吸附,医药领域中部分药物的精制提纯,环保方面的水体修复,农业利用方面活性炭还可以起到保肥的作用.活性炭的制备方法不同,一般先炭化后活化,活化主要分为物理活化,化学活化,催化活化三种,根据不同的需求选择不同的活化方式.物理活化是其中唯一一种不外加添加剂,仅用气体活化的的活化方法,好处在于没有二次污染隐患.目前大多数研究把生物质炭运用于重金属,有机物的去除上,关于营养盐,特别是去除水体氨氮,磷的研究有限.本研究以收割的南川柳,再力花,香根草,绿苇四种水体修复植物为生物炭来源,通过物理活化过程,在三种不同温度下,制备成十二种不同的生物质活性炭.利用元素分析,比表面积,红外光谱,电镜扫描等技术表征其结构特征,并进一步研究了不同生物质炭对氢氮,磷的去除效果及吸附机理,主要研究结果如下: 1.12种生物质炭通过炭化,活化处理后都具有较大的比表面积.随着温度的升高,比表面积增加,碳元素含量升高,pH值升高,而得率,阳离子交换量,氢氧含量下降.再力花活性炭的镁(Mg)和有效态磷含量较高,是其他植物生物质炭的三倍左右,4种植物生物质炭Ca的含量相差不大.通过红外光谱发现在600℃下再力花活性炭相对其他植物生物质炭具有更丰富的官能团,而600℃再力花活性炭在吸附NH4-N, P后的电镜图片与吸附之前相比在表观上区别不明显. 2.4种植物在三种不同温度下(500,600,700℃)的生物质炭对氨氮(NH4+)的吸附都有较好的效果.基本上随着浓度的增加,生物质炭吸附量逐渐增大.不同植物生物质炭,在相同温度下主要是由于阳离子交换量(CEC)的影响;同一种植物生物质炭,在不同温度下,主要是受比表面积的影响. 3.4种植物的生物质活性炭在去除磷的效果上有很大的差异.其中,再力花为原料的生物质炭对磷的去除有较好的效果,其他三种原料的生物质炭对磷的去除效果不明显,有些生物质炭还有部分磷解吸出来.水溶液中磷的去除主要和生物质炭表面的Mg含量有关可以和磷产生沉淀.同一种植物的生物质炭,在不同温度下,Mg的含量变化并不大,去除磷受比表面积的影响较大.

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