改性水生植物生物炭对低浓度硝态氮的吸附特性

李三姗,王楚楚,何晓云,任丽曼,郭 琼,杨柳燕①

(1.南京大学环境学院/ 污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏 南京 210046;2.浙江省环境监测中心,浙江 杭州 310012)

大量氮素进入水体是引起水体富营养化的重要原因之一。硝态氮是河道水体中氮素的主要组成部分,由于其具有较高的稳定性和溶解性,因此去除水中低浓度硝态氮较为困难。吸附法因具有设计简单、操作方便和运行成本低等优点,常被用来去除水中硝态氮。生物炭一般是指生物有机材料(生物质,如植物根茎、木材或动物组织等)在缺氧或限氧条件下高温裂解形成的固体产物[1]。生物炭表面官能团丰富,具有多孔结构,是一种高效的吸附剂[2]。近年来,生物炭作为一种新型功能材料,对氨氮、有机污染物和金属阳离子等有良好的吸附效果,在土壤改良、固碳减排以及污染环境修复等方面得到广泛应用[3]。由于未改性生物炭表面的含氧活性基团使其通常带负电荷,阳离子交换容量高于阴离子交换容量,因此未改性生物炭主要通过静电作用吸附硝态氮,吸附能力很弱[2]。为提高生物炭对硝态氮的吸附能力,通常对生物炭进行改性,如酸改性、负载金属离子改性等。负载金属离子改性主要通过金属离子在生物炭表面生成金属氧化物或氢氧化物实现对硝态氮的吸附。ρ(硝态氮)为27 mg·L-1时,经ZnCl2改性的甜菜渣生物炭对硝态氮的最大吸附量为15.75 mg·g-1[4];铁改性花生壳炭和小麦秸秆炭对硝态氮最大吸附潜力分别为2 674和1 285 mg·kg-1[5]。……