生物炭材料的修饰应用与毒性评价

【摘要】热解生物炭(biochar)是一种新型环境材料,其对于有机物去除和改良土壤性质方面的工作已经很多,但对于药物类污染物的去除机理以及毒性评价方面的研究并不完善。本文主要以热解生物炭作为原料,通过有机修饰后,用于去除废水中的四环素(TCs),研究了改性生物炭的吸附性能及影响因素,探讨了在不同热解条件下得到的生物炭对土壤微生物的毒性差异,为生物炭工程技术应用与产业化发展提供参考的依据,主要研究内容和结果如下：1.实验结果表明TCs上取代基不同,在某种程度上能改变溶液中参与吸附作用的离子形态,从而对biochar吸附性能有一定的影响。OTC吸附效果相对其他两种抗生素更好,可能是由于结构中引入羟基,增强与吸附剂的氢键作用。2.Biochar经简单的有机改性过后能提高对TC的去除效果。XPS分析显示修饰过后的biochar表面氧原子的吸电子能力增大,羟基含量增多,更容易与TC形成氢键,n-πEDA作用力更大,且柱式实验证明改性过后的biochar具有良好的实际应用前景。3.Biochar对TC的去除受环境条件的影响,酸性pH值有利于吸附的进行,低腐殖酸浓度(1.0mg/L)和二价共存离子(Mg2+和ca2+)的存在会抑制biochar对TC的吸附。4.蒲草热解出的biochar对生物有一定的毒性作用,且在慢速高温下毒性最大,而稻壳和锯末两种生物质制备的材料基本没有抑制效果,可以直接用于土壤修复。5.结合GPC和XPS分析结果,蒲草biochar提取液含毒性的是分子量较低,且含有羧基和羟基官能团的物质。6.低温条件下制备的biochar在土壤孔隙水中能释放出更多的有机碳、氮和磷,有利于提高土壤肥力,促进植物生长,而高温下制备的材料能释放出更多的碱金属离子,提高土壤pH值,有利于改良酸性土壤。
【作者】景向荣；
【导师】江鸿；
【作者基本信息】中国科学技术大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】生物炭；四环素；有机改性；吸附机理；土壤微生物；生物炭浸出液；毒性机理；

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