两种铝改性生物质炭对土壤吸附As(Ⅴ)的促进作用

【作者】 何娴； 姜军； 徐仁扣；

【机构】 土壤与农业可持续发展国家重点实验室中国科学院南京土壤研究所； 中国科学院大学；

【摘要】 [目的]评价铝改性生物质炭对砷酸盐的吸附能力,并研究其对酸性土壤吸附砷的影响。[方法]以稻草为原材料在300℃下制备生物质炭,用铝分别处理稻草和稻草生物质炭,制备出两种铝改性的生物质炭。用0.1MHCl提取生物质炭上的铝,然后用电感耦合等离子体(ICP)法测定。用Zeta电位和傅立叶变换红外光谱(FTIR)表征了铝改性对生物炭表面电荷和官能团的影响。供试土壤取自江西进贤,为第四纪红粘土发育的红壤,采用室内培养方法制备生物质炭改良土壤样品。采用一次平衡法研究了不同初始浓度和不同pH条件下,生物质炭和土壤对砷酸盐(As(V))的吸附和解吸。平衡溶液中的砷用氢化物-原子荧光光谱法测定。[结果]用铝处理稻草秸秆后制备的生物质炭产量明显提高;直接用铝改性的生物质炭比用铝改性秸秆后制备的生物质炭的铝含量更高;改性生物质炭中的铝氧化物主要以无定形氧化物存在;与未改性的生物质炭相比,两种铝改性生物质炭的zeta电位均向正值方向移动,且铝改性生物质炭的zeta电位值变化大于铝改性秸秆制备的生物质炭;经铝改性后,生物质炭的FTIR图谱中-OH吸收峰发生位移;两种改性生物质炭在吸附了As(V)后,其红外光谱分别在892cm～(-1)和884cm～(-1)处形成了一个新的吸收峰;这表明在As(V)吸附过程中,砷酸盐和生物质炭上的铝之间形成了化学键。两种铝改性生物质炭比未改性生物炭吸附更多的砷酸盐,但改性生物炭吸附的As(V)的解吸率很低,表明专性吸附是主要的吸附机制。添加改性生物质炭促进了土壤对As(V)的吸附,且添加铝改性生物质炭对土壤吸附As(V)的增强作用大于添加铝改性秸秆制备的生物质炭。[结论]铝改性生物炭可以用来固定砷污染土壤中的砷酸盐,特别是在酸性土壤中。更多还原