Влияние исходного сырья и температуры пиролиза на адсорбцию аммония и нитрата биоуглем

Биоуголь, полученный пиролизом биомассы, может использоваться для снижения загрязнения азотом (N). В настоящем исследовании изучено влияние исходного сырья и температуры на характеристики биоуглей и их способность адсорбировать аммонийный азот (NH4(+)-N) и нитратный азот (NO3(-)-N). Двенадцать образцов биоугля были получены из пшеничной соломы (W-BC), кукурузной соломы (C-BC) и скорлупы арахиса (P-BC) при температурах пиролиза 400, 500, 600 и 700°C. Были определены физические и химические свойства биоуглей, после чего образцы использовали в экспериментах по сорбции азота. Результаты показали, что выход биоугля и содержание азота, водорода и кислорода снижались при повышении температуры пиролиза с 400°C до 700°C, тогда как содержание золы, pH и углерода увеличивалось с повышением температуры пиролиза. Все биоугли сорбировали значительные количества NH4(+)-N, а характеристики сорбции хорошо описывались изотермой Фрейндлиха. Способность биоуглей адсорбировать NH4(+)-N уменьшалась в ряду C-BC > P-BC > W-BC, а количество адсорбированного вещества снижалось с повышением температуры пиролиза. Наибольшая способность сорбировать NH4(+)-N была обнаружена у C-BC, поскольку он обладал самой высокой среди всех биоуглей катионообменной ёмкостью (CEC); например, образец C-BC400 с CEC 38.3 cmol kg(-1) адсорбировал 2.3 mg NH4(+)-N g(-1) из растворов, содержащих 50 mg NH4(+) L(-1). В отличие от NH4(+)-N, ни один из биоуглей не адсорбировал NO3(-)-N при различных концентрациях NO3(-). Напротив, часть NO3(-)-N высвобождалась из материалов биоугля. Мы заключаем, что биоугли можно использовать в условиях, где загрязнение NH4(+)-N (или NH3) представляет проблему, однако необходимы дальнейшие исследования применения биоуглей для снижения загрязнения NO3(-)-N.