农业机械学报

作者：王丽丽,曹振,刘卓,徐名汉,李一博,王忠江

单位：东北农业大学,东北农业大学,东北农业大学,中国农业机械化科学研究院,东北农业大学,东北农业大学,

关键词：杨木炭;东北黑土;猪粪沼液;氮素;等温吸附特性;吸附动力学特性

基金：国家自然科学基金项目（51406032）、东北农业大学“学术骨干”项目(18XG15)、中央引导地方科技发展专项(ZY17C05)和黑龙江省博士后科研启动基金项目（LBH-Q19008）

为探究杨木炭对东北黑土吸附猪粪沼液氮素特性的影响，明晰其吸附机理，选取杨木炭和壤质、砂质两种黑土，以活性炭作为标准比较炭，系统研究活性炭、杨木炭的粒径及添加比例、初始质量浓度、振荡时间、温度对黑土吸附、解吸猪粪沼液中氨态氮、硝态氮特性的影响规律，并拟合等温吸附模型和吸附动力学模型。结果表明：黑土对猪粪沼液氮素的吸附能力随着活性炭和杨木炭粒径的减小、添加比例的增加而显著增加；当粒径为0.25mm、添加比例10%时，添加杨木炭的黑壤土和黑砂土的氨态氮、硝态氮的吸附量为224.8、107mg/kg和212.4、104mg/kg，比空白纯黑壤土和黑砂土提高388.7%、296.3%和453.13%、333.33%，比添加活性炭的黑壤土和黑砂土降低19.71%、10.08%和12.38%、7.14%，但添加杨木炭比添加活性炭对吸附平衡后沼液中氨态氮、硝态氮浓度变化影响的差异均不超过2.5%；添加活性炭黑土、杨木炭黑土、空白纯黑土和纯炭对猪粪沼液中氨态氮的吸附过程为吸热反应，而对硝态氮的吸附过程为放热反应，且所有吸附过程均经历快速、缓慢、趋于平衡3个阶段，硝态氮快速吸附的时间更短；Freundlich、Langmuir模型和准二级模型均能较好描述其等温吸附过程和吸附动力学过程，Freundlich模型比Langmuir模型相对更优，吸附反应过程同时存在不均匀的多分子层表面物理吸附和均匀的单分子层化学吸附；添加活性炭、杨木炭黑土对沼液中氨态氮、硝态氮的吸附量越大，解吸率也越大，但解吸量远小于有效吸附量，添加杨木炭的黑壤土和黑砂土对氨态氮、硝态氮的有效吸附量比添加活性炭的黑壤土和黑砂土减少14.57%、9.19%和5.34%、5.74%。杨木炭在提高黑土对猪粪沼液氮素的吸附能力、减少猪粪沼液氮素损失方面的效果优良，可为杨木炭和猪粪沼液在东北黑土改良方面的深入研究提供理论依据。

来源：2020年第3期

《农业机械学报》期刊编辑部

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