改性大豆秸秆生物炭对咪唑乙烟酸的吸附

中国环境科学 2020,40(10)：4488~4495 China Environmental Science 改性大豆秸秆生物炭对咪唑乙烟酸的吸附

王亮，田伟君*，乔凯丽，赵婧，杜昭阳，谢汶龙(中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛 266000)

刘爱勤摘要：700℃热解温度下制备大豆秸秆生物炭，并利用酸、碱、氨基修饰和铁磁化4种方法对其进行改性，比较4种改性大豆秸秆生物炭对咪唑乙烟酸的吸附性能及机制，同时考察溶液pH值、温度和添加量对吸附效果的影响，并探讨了改性大豆秸秆生物炭在提高土壤对咪唑乙烟酸吸附固定能力中的应用效果.结果表明，在pH值为2~4的酸性环境中，改性大豆秸秆生物炭吸附效果更好；相对于其他3种方法，铁磁化改性大豆秸秆生物炭对咪唑乙烟酸具有更好的吸附性能，吸附符合准一级动力学模型和Langmuir模型，且Langmuir模型拟合结果表明其对咪唑乙烟酸的最大吸附量可达338.785mg/g；添加1%铁磁性改性大豆秸秆生物炭的土壤对咪唑乙烟酸吸附量提高为对照组的2.37倍.寻自我

关键词：改改生物炭；咪唑乙烟酸；吸附；土壤修复

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2020)10-4488-08

Sorption characteristics and mechanism of imazethapyr by modified soybean straw biochar. WANG Lia

ng, TIAN Wei-jun*, QIAO Kai-li, ZHAO Jing, DU Zhao-yang, XIE Wen-long (College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266000, China). China Environmental Science, 2020,40(10)：4488~4495

Abstract：Soybean straw biochar was prepared at 700 and modified by four methods including acid, alkali, amino modification,

℃

and iron magnetization. The sorption performance and mechanism of four modified biochar for imazethapyr were compared, and the effect of pH, temperature, and biochar dosage on the sorption amounts were discussed. In addition, the performance of modified soybean straw biochar for the sorption and fixation capacity of imazethapyr in soil was investigated. Modified soybean straw biochar had better sorption performance in the acidic environment with a pH value of 2~4. Comparing with the other three modified biochars, iron-magnetized biochar exhibited a higher sorption efficiency on imazethapyr. And its sorption behavior was better fitted by the pseudo-first-order kinetics and Langmuir model. The fitted Langmuir model indicated that the maximum sorption capacity of iron-magnetized biochar on imazethapyr reached 338.785mg/g; The sorption capacity for

imazethapyr in the soil with 1% iron-magnetized biochar was 2.37 times higher than that without iron-magnetized biochar.

Key words：modified biochar；imazethapyr；adsorption；soil remediation

咪唑乙烟酸是一种应用于大豆田和其他豆类作物田中阔叶杂草防治的咪唑啉酮类除草剂[1].因其具有高效性和广谱性的特点被广泛使用，仅东北地区每年制剂使用量就达3000t以上[2].有研究表明，在咪唑乙烟酸施加54周后，仍有20%~40%的咪唑乙烟酸残留于土壤中[3-4].而微量的咪唑乙烟酸残留就会对众多后茬作物产生药害，影响正常的轮作制度.土壤中咪唑乙烟酸含量达到为0.54,1.03,3.30µg/kg 时，即会对甜菜、萝卜、油菜的生长产生抑制[5].此外，咪唑乙烟酸的施用还会对土壤微生物生物量和微生物多样性产生影响[6].

目前，对于环境中咪唑乙烟酸的去除，主要采用物理化学方法.例如使用二氧化钛(TiO2)作为催化材料或者以臭氧、过氧化氢强化二氧化钛光催化活性的方式，对水体中的咪唑乙烟酸进行光催化降解[7-8].但上述方法均不适合在大范围的农业环境中应用.生物炭作为一种新型吸附材料，由于其来源广泛、价格低廉、吸附效果好且对环境友好的优点，近年来已被广泛应用于水体和土壤中多种有机污染物的去除研究[9].

针对生物炭对咪唑啉酮类除草剂的吸附研究,Yavari等[10]发现，油棕榈果壳、稻壳生物炭的添加能有

t66手机效提高土壤对咪唑啉酮类除草剂咪唑烟酸、甲氧咪草烟的吸附;Liu等[11]研究表明，生物炭的添加能降低咪唑乙烟酸和2,4-D对水稻的药害.然而原始生物炭由于含有较多的灰分、表面孔径较大、功能基团较少，影响其吸附能力的发挥[12-13].鉴于此，众多学者使用酸、碱、氧化剂、有机化合物、重金属离子等方法对生物炭进行改性[14]，通过增加生物收稿日期：2020-02-08

基金项目：中央高校基本科研业务费专项(201861040)

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