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BIOCHAR | 镁改性生物炭同时实现生物炭基肥生产和废水资源化回收

BIOCHAR 炭索未来
2022年05月13日 07:26
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近日，BIOCHAR发表了江南大学环境与土木工程学院李秀芬教授课题组的研究成果“Analysis of the simultaneous adsorption mechanism of ammonium and phosphate on magnesium-modified biochar and the slow release effect of fertiliser”（He et al., Biochar, 2022, 4: 25）,论文第一作者为博士生何青山，通讯作者为李秀芬教授。


生物炭是一种环境友好型碳吸附材料，常用于环境污染物的去除，包括氨氮（NH4+-N）和磷酸盐（PO43-）。然而，传统生物炭对NH4+-N和PO43-同步吸附的能力较弱，通过改善生物炭的表面性质和结构，可有效提高其对NH4+-N和PO43-的同步吸附能力。

本研究以玉米秸秆为原料，以氯化镁（MgCl2·6H2O）为改性剂，制备了镁改性生物炭（MgB）吸附材料，研究了其对NH4+-N和PO43-的共吸附的效果与机理，探讨了吸附后镁改性生物炭（MgB-A）的缓释性能及对作物生长效应的影响。结果表明，炭化温度和Mg2+含量对MgB理化性质和吸附容量具有显著影响，炭化温度为450℃和Mg2+含量为2.4 g/L时，NH4+-N和PO43-的吸附量最大，达37.72和73.29mg/g；吸附过程符合Langmuir-Freundlich和伪二阶动力学模型；XRD、SEM-EDS、FTIR和XPS分析表明，鸟粪石结晶形成是去除NH4+-N和PO43-的主要机制，离子交换、表面沉淀或静电吸附等作用也参与了NH4+-N和PO43-的吸附；同时，通过长效淋溶和盆栽实验证实了MgB-A具有良好的NH4+-N和PO43-缓释性能，其释放过程受鸟粪石结晶和Mg-P扩散和溶解速率共同控制；MgB-A良好的NH4+-N和PO43-缓释效应和富Mg2+特征，完美匹配和促进了作物生长。本研究证实，MgB可以实现鸟粪石生物炭基肥生产和废水资源化回收的双赢效果。
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上述研究工作得到了国家重点研发计划课题（2016YFC0400707）和江苏省研究生研究与实践创新项目（KYCX17_1453））的资助。

论文链接

https://link.springer.com/article/10.1007/s42773-022-00150-5

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BIOCHAR简介

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期刊网址：

https://www.springer.com/42773

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