小麥秸稈生物炭對鉛離子的吸附性能及小白菜中鉛累積含量的影響

張利亞 王留成 郭丹丹

摘要 ? ?為探究小麥秸稈生物炭對重金屬鉛的吸附性能及吸附后對重金屬的固定效果，開展了240 ℃熱解小麥秸稈制備的生物炭對鉛離子的吸附性能和對土壤中鉛離子的固定效應(yīng)及小白菜中鉛累積含量的影響試驗(yàn)。結(jié)果表明，小麥秸稈生物炭對鉛離子以化學(xué)吸附為主要過程，在298.15 K和323.15 K條件下的平衡吸附量分別為45.02 mg/g和51.05 mg/g;通過小白菜種植試驗(yàn)，生物炭在土壤中添加量大于1%時(shí)，小白菜含鉛量小于0.1 mg/kg，且小白菜中鉛含量隨著生物炭用量的增加而減少，為解決鉛離子污染的土壤問題提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞 ? ?小白菜;小麥秸稈生物炭;鉛離子;吸附性能

中圖分類號(hào) ? ?S634.4 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2019）23-0066-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Abstract ? ?In order to explore the effect of wheat straw biochar on adsorption properties to heavy metal lead ion and the following fixation effect，the test for effect of biochar prepared by pyrolysis of wheat straw at 240 ℃ on adsorption properties to lead ion，the immobilization of lead ion in soil and lead accumulation in cabbage was carried out. The results showed that the main adsorption process of lead ions by wheat straw biochar was chemical adsorption. The equilibrium adsorption capacities at 298.15 K and 323.15 K were 45.02 mg/g and 51.05 mg/g，respectively. Through the cultivation experiment of Chinese cabbage，the lead content in Chinese cabbage was less than 0.1 mg/kg when the addition amount of biochar in the soil was more than 1%，and the lead content in Chinese cabbage decreased with the increase of biochar consumption，which provided basic data for solving the problem of soil pollution by lead ion.

Key words ? ?Chinese cabbage;wheat straw biochar;lead ion;adsorption property

隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展，水體和土壤重金屬污染已引起相關(guān)部門的高度重視，其中鉛不僅具有高毒性且易在動(dòng)植物體中逐漸累積。在解決重金屬污染的方法中，吸附法具有操作簡單、成本低廉、吸附效果好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛研究[1-5]。生物炭作為一種新型環(huán)保的材料被廣泛研究，在吸附重金屬領(lǐng)域上取得了一些成果[6-9]，但目前生物炭的制備溫度一般在400 ℃以上，雖然比表面積較大，但其收率低、能耗大[10-13]。

為降低生物炭的制備成本，本文采用240 ℃熱解小麥秸稈制備的生物炭為研究對象，探究小麥秸稈生物炭對重金屬鉛的吸附性能及吸附后對重金屬的固定效果，拓展小麥秸稈生物炭的應(yīng)用領(lǐng)域，以期為小麥秸稈的綜合利用開辟新途徑[14-15]。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?供試材料

1.1.1 ? ?試劑與儀器。試劑：硝酸鉛（河南晨升化工產(chǎn)品有限公司，分析純），二甲酚橙（湖北巨勝科技有限公司，分析純），醋酸、氫氧化鈉（鄭州派尼化學(xué)試劑廠，分析純）。實(shí)驗(yàn)用水為實(shí)驗(yàn)室自制去離子二次蒸餾水。

儀器：UV-2401PC型紫外-可見光分光光度計(jì)（日本島津公司），SHA-C型恒溫水浴振蕩鍋（常州市億能實(shí)驗(yàn)儀器廠），L500型離心機(jī)（湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司），MX841-6型干燥箱（吳江市閩鑫烘箱電爐制造有限公司）BSM-220.4型電子天平（上海卓精電子科技有限公司），Nicolet is10型傅里葉紅外光譜儀（美國Thermo Fisher）。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 張聰，張弦.土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境與發(fā)展，2018（2）：32-39.

[2] 劉洪超，魏學(xué)華，何廣宇.我國重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及選擇策略[J].環(huán)境與發(fā)展，2018（2）：32-36.

[3] 郭玲.土壤重金屬污染的危害以及防治措施[J].中國資源綜合利用，2018，36（1）：122-124.

[4] 趙紀(jì)新，尹鵬程，岳榮，等.我國農(nóng)田土壤重金屬污染現(xiàn)狀·來源及修復(fù)技術(shù)研究綜述[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（4）：19-21.

[5] 周旋，鄧光天，鄭琳.生物炭對鉛離子的動(dòng)態(tài)吸附[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，35（10）：32-35.

[6] 朱寶華，周宇照，王維大.蘆葦生物炭對水中鉛的動(dòng)力學(xué)與等溫線[J].濕法冶金，2016，35（4）：297-302.

[7] MU R M，WANG M X，BU Q W，et al.Adsorption of Pb（II）from aqueous solutions by wheat straw biochar[J].IOP Conference Series Earth and Environmental Science，2018，191：12-41.

[8] WANG Y Y，LIU Y X，LU H H，et al. Competitive adsorption of Pb（II），Cu（II），and Zn（II）ions onto hydroxyapatite-biochar nanocomposite in aqueous solutions[J].Journal of Solid State Chemistry，2018，261：53-61.

[9] 唐登勇，胡麗潔，胥瑞晨，等.蘆葦生物炭對水中鉛的吸附特性[J].環(huán)境化學(xué)，2017，36（9）：103-112.

[10] 朱寶華，周宇照，王維大.蘆葦秸稈生物炭吸附鉛的動(dòng)力學(xué)與等溫線[J].濕法冶金，2016，35（4）：297-302.

[11] 李赟，孫宵琦，于瑞雪，等.不同農(nóng)作物秸稈生物炭性質(zhì)及其對重金屬鉛的吸附特性研究[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，50（9）：78-82.

[12] 鄒繼穎，孫大志，趙家偉，等.玉米秸稈生物炭對重金屬鎘、鉛的吸附性能[J].北華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，19（4）：536-539.

[13] 徐世鵬.生物炭吸附劑研制及對廢水中重金屬的吸附特性研究[D].濟(jì)南：濟(jì)南大學(xué)，2015.

[14] 左靜，陳德，郭虎，等.小麥秸稈生物質(zhì)炭對旱地土壤鉛鎘有效性及小麥、玉米吸收的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2017，36（6）：1133-1140.

[15] 劉國成.生物炭對水體和土壤環(huán)境中重金屬鉛的固持[D].青島：中國海洋大學(xué)，2014.

[16] 張利亞，王留成，李心雨，等.小麥秸稈低溫?zé)峤庵苽渖镔|(zhì)炭的性能研究[J].磷肥與復(fù)肥，2018，33（6）：24-27.

[17] 楊基峰，應(yīng)光國，趙建亮，等.黑碳對污染物環(huán)境地球化學(xué)過程的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2008，17（4）：1685-1689.