不同原料生物炭的氮磷吸附特性及机制

摘要

为探究不同种类生物炭的氮磷吸附特性及机制，本研究以马铃薯秆、油菜秆和枸杞枝为原料，在不同热解温度下制备生物炭，明晰生物炭对水溶液中NH⁺₄—N、NO^-₃—N和PO₄^3-—P的吸附性能。结果表明：马铃薯秆炭的最大NH⁺₄—N吸附量平均为3.36 mg/g,显著高于油菜秆和枸杞枝。生物炭的NO^-₃—N吸附量很低且无明显差异。马铃薯秆炭的最大PO₄^3-—P吸附量平均为2.15 mg/g,显著高于油菜秆和枸杞枝，其中400℃热解的马铃薯秆炭吸附量最大为3.96 mg/g。Langmuir等温方程（R²=0.966）和颗粒内扩散方程（R²=0.964）拟合生物炭的NH⁺₄—N吸附过程最好，表明其吸附主要是单分子层的物理吸附，主要受颗粒内扩散控制。Langmuir-Freundlich等温方程（R²=0.970）和准二级动力学方程（R²=0.939）拟合生物炭的PO₄^3-—P吸附过程最好，表明其吸附为单分子层物理吸附和多分子层化学吸附过程共存，且主要受化学吸附控制。在400℃热解温度下制备的马铃薯秆炭对NH⁺₄—N和PO₄^3-—P的吸附效果最好，在治理面源污染和土壤氮磷流失方面具有一定的应用前景。

关键词

生物炭 / 热解温度 / 吸附 / 等温吸附 / 吸附动力学