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論文

氧化處理蔗渣生質炭與竹炭對鎘、鉻之吸附及植物有效性的影響

池哲宇

國立嘉義大學 農藝學系研究所

2015

因生質炭表面官能基會受到其原料來源、裂解溫度、裂解時間、氧化及微生物等諸多原因影響，故本研究藉由模擬進行生質炭於土壤中的氧化過程，比較氧化處理前後之生質炭的性質、對於陽離子及陽離子重金屬汙染物的吸附行為以及施用生質炭後對於重金屬生物有效性的影響。於本研究中，選用傳統窯(約 700℃)燒製的麻竹炭(BC)及以高溫爐在 350℃裂解溫度下燒製的蔗渣生質炭(SC)作為材料，兩種生質炭皆分別包埋於中性鹿港系土壤中進行 1、3、6、9 及 12 個月的氧化處理。生質炭經氧化處理後測定生質炭之基本性質包括 pH 值、PZE、CEC、Boehn 表面酸鹼官能基滴定及表面官能基 FTIR 分析。本研究將生質炭無氧化處理及氧化三個月的生質炭分別與帶正電之二價鎘及帶負電之六價鉻進行吸附動力學及等溫吸附試驗，比較氧化處理前後的生質炭對於陰陽離子重金屬汙染物的吸附影響及特性。並以台中選 2 號小麥(Triticum aestivum L.em Thell)進行盆栽試驗，生質炭施用於石英砂後分別添加 Cd(II)及 Cr(VI)金屬溶液，進行為期三周的小麥幼苗栽培後收小麥植體測量株高、乾重及金屬吸收量，探以評估生質炭施用後對於鎘及鉻生物有效性的影響。 結果顯示麻竹炭屬於偏鹼性生質炭，蔗渣生質炭屬於偏酸性生質炭，蔗渣生質炭還有明顯多於麻竹生質炭的酸性官能基。氧化處理後之生質炭 pH 以及 PZC 下降並且 CEC 提高，表面官能基滴定結果顯示麻竹炭及蔗渣生質炭的鹼性官能基減少而麻竹特的酸性官能基明顯增加。吸附結果顯示麻竹生質炭在氧化處理後失去對鎘的吸附行為，但是卻提高對鉻的吸附特性，且在 0.1 M KCl 的背景濃度下，麻竹炭在高起始濃度下會發生吸附行為的改變。而蔗渣生質炭在氧化處理過後對鎘吸附的親和性有降低之趨勢，對鉻的吸附行為在氧化處理後有提高的趨勢。小麥盆栽試驗中小麥生長隨著金屬處理濃度的增加而受到抑制，而生質炭施用過後，明顯改善小麥受到的抑制以及減少金屬吸收量，而施用氧化處理較久的生質炭有較良好的減緩效果。氧化處理後生質炭的表面性質有趨向帶正電，而生質炭在氧化過後對鉻吸附的親和性有提高的趨勢，在施用生質炭後可以有效降低鎘及鉻的生物有效性的潛力。

生質炭、吸附、鎘、鉻

https://hdl.handle.net/11296/g8g87k