不同生物炭對水中氨氮的吸附特性及影響因素對比

陳浩宇,段友麗

(1.同濟大學環境科學與工程學院，上海 200092；2.上海道基炭素有限公司，上海 201400)

生物炭是指廢棄生物質在缺氧或厭氧條件下熱解產生的一種含碳物質。生物炭原料來源廣泛，包括木材、秸稈、果殼等農業廢棄物以及垃圾、污泥等工業和城市生活產生的有機廢棄物等[7-8]。作為吸附劑，生物炭可以吸附、去除土壤和水中的重金屬、無機物、有機物等污染物[9-10]。最近研究表明，生物炭作為吸附劑亦具有去除氨氮的能力[11]，然而應用不同原料制備的生物炭材料對氨氮吸附的對比研究還不充分。本文選用稻殼、水稻秸稈和竹子制備的3種生物炭為試驗材料，研究了初始氨氮濃度、生物炭投加量、吸附時間和溶液pH對氨氮吸附的影響。通過模型擬合和傅里葉變換紅外光譜對吸附機理進行了探討，為后續將其用于雨污混接管路中氨氮的去除提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 生物炭制備

稻殼、水稻秸稈和竹子分別用粉碎機粉碎，在氮流管式爐中獨立焙燒。在600 ℃下慢速熱解，加熱速率為5 ℃/min，停留時間為10 h，氮氣流量為200 mL/min。然后用乙醇和超純水清洗3次，接著在80 ℃的烘箱中烘干，最后研磨至100目左右。完整的制備過程如圖1所示。

圖1 生物炭(稻殼、水稻秸稈和竹子)制備流程

1.2 生物炭表征

根據《木炭和木炭試驗方法》(GB/T 17664—1999)進行了近似分析，以測量水分含量、固定碳、揮發分和灰分含量[12]。簡而言之，在105 ℃的敞口坩堝中干燥24 h后，以干物質為基礎測定樣品的水分含量。生物炭樣品在開口陶瓷坩堝中700 ℃燃燒6 h后，測定灰分含量?！?br>