Page 177 - 《精细化工》2020年 第10期

第 10 期 周书葵，等: 3 种固定剂联合修复铀尾矿污染土壤 ·2107·

溶液在 90 ℃处理 4 h。通过离心除去过量的酸，用 1.5 数据处理与分析
去离子水洗涤所有氧化的生物炭样品，烘干后得到 所有数据均测定 3 次，采用 Origin2017 软件进
改性生物炭（S2）。 行分析与制图，数据显著性检验和相关性分析均由
1.3 实验设计与测定方法 SPSS 17.0 统计软件完成。
1.3.1 固定实验
实验共设 7 组，分别为：不施用固定剂（标记 2 结果与讨论
CK）；纳米沸石（添加量 6%，即固定剂占土壤质量 2.1 生物炭扫描电镜分析
分数，下同，标记 N）；磷酸二氢钾（3%，标记 P）；
生物炭改性前后的扫描电镜图如图 1 所示。从
改性生物炭（6%，标记 B）；纳米沸石与磷酸二氢
图 1 可以看出，未改性（a）的生物炭表面比较平整
钾复配（质量比 1∶1，6%，标记 NP）；纳米沸石与
光滑，经硝酸和超声波改性后（b）生物炭的表面凹
改性生物炭复配（质量比 1∶1，6%，标记 NB）；
凸不平，孔隙增多且孔道比较粗糙，为金属离子提
纳米沸石、磷酸二氢钾与改性生物炭复配（质量比
供了更多的吸附位点。
1∶1∶1，6%，标记 NPB）。每个固定实验重复 3 次。

取过 200 目筛的土样 50 g，与各组固定剂按比例混
合均匀，装入烧杯中，称重法保持土壤含水率 70%，
室温下老化培养 30 d 后取样，自然风干研磨后过 200
目筛，备用。
1.3.2 土壤 pH 与速效磷含量的测定

土壤pH测定：按水土质量比 1.0∶2.5，用去离
图 1 生物炭改性前（a）、后（b）的 SEM 图
子水浸提后，pH计测定。土壤中速效磷含量测定：取
Fig. 1 SEM images of biochar before (a) and after (b)
风干土样 2.5 g，加入pH为 8.50 的 0.5 mol/L NaHCO 3 modification
水溶液 50 mL浸提，利用紫外-可见光分光光度计建
2.2 生物炭比表面积和孔隙结构分析
立标准曲线方程测定浸提液中磷含量。磷标准曲线
改性前生物炭（S1）和改性后生物炭（S2）对
方程为：y=0.789x–0.0184，其中，x代表磷质量浓度 N 2 的吸附-脱附等温线如图 2 所示。从图 2 可以看出，
2
（mg/L），y代表吸光度值，相关性系数R =0.9997。 2 种生物炭对 N 2 的吸附-脱附等温线形状相似，均属
1.3.3 土壤 TCLP 提取态铀含量的测定
于 IUPAC [17] 定义中的Ⅳ型等温线，且 S2 生物炭吸
采用美国环保署（EPA）制定的毒性特征浸出
方法（TCLP） [15] 分析土壤固定前后铀的浸出特性， 附体积高于 S1 生物炭。当 0.5<p/p 0 <0.8 时，中压区
间的吸附与脱附曲线出现了迟滞环，均属于 H3 型滞
利用紫外-可见光分光光度计建立标准曲线方程测
后环，说明秸秆生物炭孔隙多为狭缝状或由片状颗
定浸提液中铀含量。铀标准曲线方程为：y=0.247x–
粒产生，与 SEM 观察结果一致。在相对压力接近于
0.0187，其中，x 代表铀质量浓度（mg/L），y 代表
2
吸光度值，相关性系数 R =0.9992。 1.0 时，生物炭对 N 2 的吸附-脱附曲线出现了上升趋
势，说明秸秆生物炭的孔径分布较宽且主要以孔径为
1.3.4 土壤铀形态的测定
采用Tessier连续提取法测定铀形态分布 [16] 。将 2~50 nm 的介孔为主。

土壤中铀分为 6 种形态：可交换态、碳酸盐结合态、
有机质结合态、无定形铁锰氧化物-氢氧化物结合
态、晶质铁锰氧化物-氢氧化物结合态和残渣态。利
用紫外-可见光分光光度计建立标准曲线方程测定
各形态铀含量。铀标准曲线方程同 1.3.3 节。
1.4 结构表征与性能测试
固定前后的土样经干燥后，进行喷金，采用扫
描电子显微镜观察其微观形貌；用 X 射线衍射仪观
察土样晶体结构，扫描范围（2θ）为 5°~90°，步长

为 0.02°；用比表面积及孔径分析仪在 77 K 下根据
图 2 生物炭对 N 2 的吸附-脱附曲线
N 2 吸附-脱附等温线法测定生物炭和纳米沸石的比
Fig. 2 Adsorption-desorption isotherms of N 2 onto biochars
表面积及孔结构。通过 BET 法计算样品的比表面积，
BJH 法计算样品中孔和部分大孔孔径分布，利用 生物炭的比表面积及孔容、孔径决定着其对重
t-plot 法得到样品微孔数据。 金属离子的吸附性能，秸秆生物炭改性前后的比表