MnOx/生物炭复合材料对土壤重金属的固化效果及其机理研究

作者：吕宏虹; 张慧; 刘颖^*; 沈伯雄^*; 王旭东; 杨伟; 包丽; 曹椿杨; 迟艳琛

来源：环境化学, 2021, 40(09): 2704-2714.

• 生物炭
• 锰氧化物
• 土壤
• 重金属

为了探究高锰酸钾改性生物炭(MnOx/生物炭)对土壤重金属的固化效果与生物炭的差异,本文采用高锰酸钾溶液改性小麦秸秆生物炭,研究不同MnOx负载浓度、复合材料添加量和固化时间对MnOx/生物炭复合材料固化土壤重金属Cd、Pb、Zn和Cu性能的影响及其机理.结果表明,锰氧化物负载能够显著增加生物炭表面的羟基、羧基和酚羟基等官能团的数量.土壤毒性浸出液(TCLP)中重金属浓度变化表明,当固化剂添加量为1%时,MnOx/生物炭对土壤中Cd、Pb、Zn、Cu固化效果是未改性生物炭的2—4倍;在相同固化时间内,MnOx/生物炭复合材料对重金属固定化效果随着添加量和MnOx负载的浓度升高而增大. MnOx/生物炭复合材料的添加可促进重金属Cd、Pb、Zn和Cu由可交换态(EX)和碳结合态(CB)向更加稳定的锰氧化物结合态(OX)、有机物结合态(OM)和残渣态(RS)转化,从而降低污染土壤重金属的活性态比例. MnOx/生物炭主要通过吸附和氧化的共同作用,实现对土壤中重金属的高效固定.固化处理后土壤TCLP浸出液中Mn浓度均低于1.52 mg·L-1,说明使用复合材料不会造成土壤锰污染. MnOx/生物炭复合材料在修复重金属污染土壤中具有较大的应用潜力.

• 单位
  河北工业大学