碳化热解温度对牛粪中铜和锌赋存特征及潜在生态毒性的影响机制
Effects of pyrolysis temperatures on occurrence speciation of copper and zinc in cattle manures and their potential ecotoxicity作者机构：南京林业大学生物与环境学院 西北农林科技大学资源环境学院 南京农业大学资源与环境科学学院
出 版 物：《中国环境科学》 (China Environmental Science)
年 卷 期：2022年
核心收录：
学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程]
基 金：中央高校基本科研业务费专项资金项目（2452015177） 南京林业大学水杉师资科研启动项目（163108167）
摘 要：高温热解碳化是一种高效的固体废弃物处理技术，然而有关含高浓度铜（Cu）、锌（Zn）牛粪的热解则鲜有报道，对热解后牛粪生物炭中Cu、Zn的环境行为及牛粪炭的生态毒性仍不清楚.为此，通过设置不同的热解温度(350、550和750;C)对牛粪废弃物进行碳化处理，并使用光谱技术手段对牛粪炭的微观特点及Cu、Zn赋存形态进行了分析表征，同时结合淋溶和毒性实验探究了热解温度对牛粪炭生态毒性的影响.结果表明，高温碳化明显改善牛粪孔隙结构，使其比表面积从牛粪原料的1.15 m;/g提高至牛粪炭的5.51(350;C)～195.90 m;/g(750;C).随着热解温度的提高，牛粪炭pH从8.18(350;C)提高到了10.14(750;C);牛粪炭中Cu、Zn含量则从牛粪原料中的1.22和1.23 mg/g分别升高至18.29～35.11和18.58～31.24 mg/g.透射电镜-选区衍射以及X射线能谱分析表明，热解处理可使牛粪中Cu、Zn离子分别转化为副黑铜矿(Cu;O;)和红锌矿（ZnO）等金属氧化物，从而明显降低了牛粪炭中水溶态、DTPA提取态以及HNO;-H;SO;提取态的Cu、Zn离子浓度;此外，FTIR分析及混合有机酸浸提实验结果也表明，350;C牛粪炭中酚羟基、烷烃基、羧基、酰胺类等有机官能团通过吸附和络合作用固定未完全转化的Cu离子，而升高热解温度会使得这些官能团显著减少、促进Cu离子的完全转化以及无机物与Cu、Zn离子之间稳定金属氧化物化合键的形成.淋溶和生态毒性实验表明，高于550;C的热解温度能够显著降低牛粪炭中Cu、Zn的溶出率以及生态毒性，是高Cu、Zn含量牛粪废弃物无害化处理的一种推荐优选技术.
同方期刊数据库