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镁改性花生壳、水稻秸秆生物炭对磷素的吸附-解吸特征 被引量：1
1
作者 李振山 黄瑞寅 +3 位作者 张猛 杨天乐 丁效东 王军 《青岛农业大学学报(自然科学版)》 2025年第2期120-125,共6页
以花生壳和水稻秸秆为原料,使用氯化镁改性,制备并研究4种生物炭(花生壳生物炭,PSB;水稻秸秆生物炭,RSB;镁改性花生壳生物炭,Mg-PSB;镁改性水稻秸秆生物炭,Mg-RSB)对水体中磷素的吸附-解吸特征,分析原料及改性处理对生物炭吸附-解吸磷... 以花生壳和水稻秸秆为原料,使用氯化镁改性,制备并研究4种生物炭(花生壳生物炭,PSB;水稻秸秆生物炭,RSB;镁改性花生壳生物炭,Mg-PSB;镁改性水稻秸秆生物炭,Mg-RSB)对水体中磷素的吸附-解吸特征,分析原料及改性处理对生物炭吸附-解吸磷素能力的影响。结果表明:Mg-PSB表面较粗糙且凹凸不平,孔道分布相对无序,而Mg-RSB骨架间存在不规则凹槽;Mg-PSB的磷素平衡吸附量是PSB的1.9倍,Mg-RSB的磷素平衡吸附量是RSB的2.5倍;朗缪尔方程(Langmuir equation)和弗罗因德利希方程(Freundlich equation)均能较好地描述4种生物炭对磷素的吸附等温过程,其中RSB和PSB对磷素的吸附以单层吸附为主,而Mg-RSB和Mg-PSB对磷素的吸附同时存在单层吸附和多层吸附;PSB和RSB的磷素理论最大吸附量分别为27.0和18.3 mg/g,而Mg-PSB和Mg-RSB的磷素理论最大吸附量分别为44.1和28.1 mg/g,分别是改性前的1.6和1.5倍;4种生物炭的磷素平衡吸附量由大到小顺序为Mg-PSB、Mg-RSB、PSB、RSB。综上所述,花生壳生物炭吸附磷素的能力优于水稻秸秆生物炭,镁改性花生壳生物炭对磷素的吸附效果最佳。 展开更多
关键词 镁改性 生物炭 花生壳 水稻秸秆 吸附 解吸 磷
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四环素胁迫下铁镁改性生物炭强化牛粪厌氧发酵研究
2
作者 张孟姣 赵丛旭 +5 位作者 原田 张秋贤 刘娜 王雪融 曹燕篆 程红艳 《山西农业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期111-120,共10页
[目的]畜禽粪便中残留的四环素类抗生素不仅对生态环境及人类健康造成威胁,同时影响其厌氧发酵沼气产量。为了提高抗生素胁迫下畜禽粪便产甲烷效率,在畜禽粪便厌氧发酵体系中添加生物炭及铁镁改性生物炭。[方法]通过测定甲烷产量、发酵... [目的]畜禽粪便中残留的四环素类抗生素不仅对生态环境及人类健康造成威胁,同时影响其厌氧发酵沼气产量。为了提高抗生素胁迫下畜禽粪便产甲烷效率,在畜禽粪便厌氧发酵体系中添加生物炭及铁镁改性生物炭。[方法]通过测定甲烷产量、发酵样品中的化学需氧量(SCOD)、挥发性脂肪酸(VFAs)以及微生物群落结构变化,探究生物炭添加对四环素胁迫下牛粪厌氧发酵产气特性的影响。[结果]铁镁改性生物炭能解除四环素对甲烷产生的抑制作用,累积甲烷产量比单独加抗生素处理提高21.86%。四环素虽然促进了乙酸的生成,却严重抑制丁酸的产生,铁镁改性生物炭能显著增加发酵体系中SCOD浓度和丁酸含量,从而促进甲烷的产生,累积甲烷产量达到4141 mL,比未改性生物炭处理提高16.32%。另外,四环素的存在降低了厌氧发酵体系中Firmicutes(厚壁菌门)、Bacteroidota(拟杆菌门)和氢营养型产甲烷菌Methanobacterium(甲烷杆菌属)的相对丰度,投加铁镁改性生物炭后增加了微生物群落结构丰富度和多样性。[结论]四环素对牛粪产甲烷的抑制作用主要发生在厌氧发酵前期,生物炭的投加能够起到缓解作用,且铁镁改性生物炭的效果优于未改性生物炭。 展开更多
关键词 畜禽粪便 四环素 铁镁改性生物炭 厌氧发酵 微生物群落
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鸟粪石基载镁生物炭对干湿交替灌溉水稻产量与品质的影响 被引量：6
3
作者 李妍琦 吴奇 +3 位作者 宫福征 官玉 王宣茗 迟道才 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期91-103,共13页
鸟粪石(MgNH4PO_(4)·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中,其可以作为缓释肥料使用。为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥... 鸟粪石(MgNH4PO_(4)·6H2O)普遍存在于镁改性生物炭对废水氮磷去除后的回收产物中,其可以作为缓释肥料使用。为探究鸟粪石基载镁生物炭(struvite-based magnesium modified biochar,MAP-BC)在农田中的应用效果以及对不同灌溉和施肥模式的适用性,该研究依托大田试验,以东研18号(粳稻)为供试材料,设置常规淹灌(ICF)、干湿交替(IAWD)2种灌溉模式,以及常规施肥(conventional fertilization,N_(1)B_(0))、常规施肥+5 t/hm^(2)MAP-BC(conventional fertilization+5 t/hm^(2)MAP-BC,N_(1)B_(1))、常规施肥+10 t/hm^(2)MAP-BC(conventional fertilization+10 t/hm^(2)MAP-BC,N_(1)B_(2))、减施氮磷肥25%+5 t/hm^(2)MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+5 t/hm^(2)MAP-BC,N_(3/4)B_(1))和减施氮磷肥25%+10 t/hm^(2)MAP-BC(25%less nitrogen and phosphate fertilizer+10 t/hm^(2)MAP-BC,N_(3/4)B_(2))5种施肥模式。结果表明:与ICF相比,IAWD显著提高了乳熟期叶片叶绿素含量,并显著降低了2021年无效分蘖数(P<0.05);MAP-BC不仅能够高效弥补减施氮磷肥对水稻叶绿素含量的不利影响,还具有一定的超补偿效果;MAPBC中高纯度的鸟粪石组分通过缓释氮磷素,保障了对植株氮磷养分的长期供应。与N_(1)B_(0)相比,N_(3/4)B_(2)不仅可以满足水稻生长后期对氮磷养分的需求,还使穗部吸氮量和吸磷量分别显著增加(P<0.05)4.77%~7.06%和4.26%~12.69%;与N_(1)B_(0)相比,施加10 t/hm^(2)MAP-BC使2a的最高分蘖数和最终分蘖数分别显著增加(P<0.05)6.75%~9.64%和13.16%~16.88%;2 a试验中,在IAWD模式下,与N_(1)B_(0)相比,N_(1)B_(1)和N_(1)B_(2)的产量分别显著提高(P<0.05)了7.66%~8.43%和11.49%~12.64%,并且10 t/hm^(2)的MAP-BC可以弥补减施25%氮磷肥对产量造成的不利影响;IAWD模式下N_(3/4)B_(1)和N_(3/4)B_(2)可以显著降低消减值、垩白粒率和垩白度,显著提高崩解值,从而显著改善(P<0.05)水稻外观品质与食味值;此外,N_(1)B_(1)和N_(1)B_(2)较N_(1)B_(0)处理显著提高(P<0.05)稻米蛋白含量2.66%和5.79%,表明施用MAP-BC有助于改善稻米的营养品质。因此,在IAWD模式下减施氮磷肥25%配施10 t/hm^(2)MAP-BC可在节水条件下实现减施氮磷肥、增产、提质,从而为水稻绿色高效生产提供理论依据。 展开更多
关键词 灌溉 肥料 水稻 鸟粪石基载镁生物炭 叶绿素 氮磷吸收 产量 品质
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活化铁尾砂与镁改性生物炭配施对水稻幼苗生长及盐碱土性质的影响 被引量：3
4
作者 罗春峰 张晓蓉 +4 位作者 巩宗强 贾艳杰 赵祥 刘凤飞 郭伟 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期68-78,共11页
为探究活化的高硅型铁尾砂与镁改性生物炭配施材料对水稻幼苗生长及盐碱土壤理化性质的影响以及改善盐碱地水稻生产力的可行性,本研究应用电子扫描显微镜对生物炭材料进行形貌结构观察,应用傅里叶变换红外光谱仪对生物炭材料进行官能团... 为探究活化的高硅型铁尾砂与镁改性生物炭配施材料对水稻幼苗生长及盐碱土壤理化性质的影响以及改善盐碱地水稻生产力的可行性,本研究应用电子扫描显微镜对生物炭材料进行形貌结构观察,应用傅里叶变换红外光谱仪对生物炭材料进行官能团表征;开展盆栽实验,探究活化铁尾砂与生物炭材料配施对水稻幼苗的形态学和生理学的影响及对盐碱土的改善效果。结果表明,相比于其他生物炭材料,活化铁尾砂-镁改性生物炭材料孔隙较大,表面更加粗糙,对于养分的吸附能力强,表面的官能团丰富。盆栽实验中活化铁尾砂-镁改性生物炭配施组中水稻幼苗株高、根长、根冠比和干质量分别较对照组提高12.61%、191.49%、42.93%和100.00%;叶片的丙二醛和活性氧含量分别降低65.76%和46.46%;过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、叶绿素和可溶性蛋白值分别升高117.35%、44.75%、55.00%和19.31%。施用活化铁尾砂-镁改性生物炭材料后,盐碱土的电导率降低,p H、总碳、总氮、土壤有效硅、总磷和总钾含量升高。研究证明活化铁尾砂-镁改性生物炭材料性能优越,并且活化铁尾砂与镁改性生物炭配施改善了盐碱土壤理化性质和养分含量,使水稻幼苗活性氧含量降低及抗氧化酶活性提升,减缓盐碱土对水稻幼苗生长的胁迫,促进盐碱土壤中水稻幼苗生理过程,增加干物质积累,可以促进盐碱地水稻幼苗生长。 展开更多
关键词 活化铁尾砂-镁改性生物炭材料 水稻 酶活性 苏打盐碱土
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广玉兰叶生物炭负载Mg氧化物复合吸附剂的制备及其对含磷溶液的吸附性能 被引量：3
5
作者 陈威 陈凤婷 任宇亭 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第1期99-104,M0008,共7页
利用固体废弃物广玉兰树叶,经过低温慢速热解制备成生物炭,并通过MgCl 2改性得到改性生物炭(MBC)。通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能量色散谱仪(EDS)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)等,对改性广... 利用固体废弃物广玉兰树叶,经过低温慢速热解制备成生物炭,并通过MgCl 2改性得到改性生物炭(MBC)。通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能量色散谱仪(EDS)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)等,对改性广玉兰叶生物炭进行了表征。研究结果表明:MgO负载到生物炭表面,MBC对磷的吸附符合弗罗因德得希等温吸附模型及准二级动力学模型。理论上最大吸附量可达37.5 mg·L^(-1)。MBC对磷的吸附机理主要包括配体交换、静电相互作用和沉淀。 展开更多
关键词 广玉兰 镁改性生物炭 吸附 磷
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镁改性芦苇生物炭对水环境中磷酸盐的吸附特性 被引量：20
6
作者 杭嘉祥 李法云 +2 位作者 梁晶 吝美霞 王艳杰 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期1235-1244,共10页
为了实现湿地水生植物资源化利用,加强对水环境中磷污染的控制,以中国东北地区湿地典型水生植物芦苇(Phragmites australis)为生物质材料,在700℃条件下制备成生物炭,用六水合氯化镁作为改性剂对生物炭进行改性,通过SEM和能谱分析对芦... 为了实现湿地水生植物资源化利用,加强对水环境中磷污染的控制,以中国东北地区湿地典型水生植物芦苇(Phragmites australis)为生物质材料,在700℃条件下制备成生物炭,用六水合氯化镁作为改性剂对生物炭进行改性,通过SEM和能谱分析对芦苇生物炭改性前后进行表征,发现未改性的芦苇生物炭的电镜呈明显的孔隙结构,孔壁薄,孔隙排列有序,Mg元素含量仅为0.17%;而镁改性芦苇生物炭的孔隙负载了一些针状结构,且Mg元素的含量达到5.04%。说明镁离子成功负载在生物炭的表面。通过SEM、EDS、FTIR、XRD等技术对镁改性芦苇生物炭吸附磷酸盐前后进行表征,发现磷酸盐主要以MgHPO4和Mg3(PO4)2的形态吸附在镁改性生物炭上。吸附动力学实验结果表明,镁改性生物炭对磷酸盐的吸附过程符合准二级动力学模型,吸附机理是由物理吸附和化学吸附共同作用的。通过颗粒内扩散模型的分析发现吸附速率由表面吸附、液膜扩散和颗粒内扩散等共同决定。镁改性生物炭对磷酸盐的吸附热力学可以用Langmuir方程描述(R2=0.9386),表明该吸附行为主要是单分子层吸附。共存离子实验表明,HCO3−和CO32−能明显抑制镁改性生物炭对磷酸盐的吸附。经过3次解吸,镁改性生物炭吸附后的磷可全部释放。当温度为308 K,改性剂浓度为2 mol·L^−1,改性生物炭投加量为2.0 g·L^−1,pH为7.0时,吸附效果最佳,吸附量可达到2.37 mg·g^−1。 展开更多
关键词 芦苇 镁改性生物炭 水环境 磷酸盐 吸附特性
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磷镁改性生物炭复合材料可控设计及对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的协同吸附特性研究
7
作者 严健辉 俞缙 +4 位作者 罗金志 蔡燕燕 黄俊峰 陈荣淋 严尊楠 《水资源与水工程学报》 2025年第4期61-69,共9页
针对铜、锌等重金属污染物进入河流、湖泊等地表水体导致的水质严重恶化,研发了一种可控设计的磷镁改性生物炭复合材料Mg@HAp-BC,以探究其在复杂液固比条件及多酸性环境下的高效吸附Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的机制,并采用响应面法优化Mg@HAp-BC... 针对铜、锌等重金属污染物进入河流、湖泊等地表水体导致的水质严重恶化,研发了一种可控设计的磷镁改性生物炭复合材料Mg@HAp-BC,以探究其在复杂液固比条件及多酸性环境下的高效吸附Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的机制,并采用响应面法优化Mg@HAp-BC的组成。结果表明:液固比(L/S)是影响Mg@HAp-BC吸附效率的最关键因素,当液固比为0.05时,在pH=2条件下对Zn(Ⅱ)的吸附量达到了111.639 mg/g,显著优于对照组;Langmuir模型和伪二阶动力学方程的结果显示,Mg@HAp-BC的吸附过程中,化学吸附占据主导地位,且吸附主要表现为均质单分子层吸附;XRD和SEM-EDS分析揭示,Mg@HAp-BC通过静电吸引、离子交换以及表面络合等多种机制协同进行重金属吸附。研究结果证实了Mg@HAp-BC作为一种新型绿色高效的吸附剂,在重金属污染治理方面具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 磷镁改性生物炭 重金属 吸附机理 液固比参数(L/S) 响应面设计 复合材料
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