本文以350℃和650℃下水稻、玉米和小麦三种典型经济作物的秸秆生物质炭为实验材料，通过测定它们的基本理化性质、制作吸附解吸、动力学吸附曲线和计算拟合参数等比较秸秆生物质炭对溶液中Cd2+的吸附特性，进而寻求解决秸秆过剩问题的途径，为土壤重金属Cd的修复提供参考。结果表明，生物质炭对Cd2+的吸附更符合准二级动力学和Langmuir模型，三种秸秆生物质炭对Cd2+的最大吸附量依次为小麦秸秆炭>水稻秸秆炭>玉米秸秆炭，其中小麦秸秆生物质炭对Cd2+的吸附容量在350℃和650℃下分别为53.19mg/l和53.76mg/l，温度升高可以提高生物质炭对Cd2+的解吸率，对小麦解吸率的提高较明显，这与小麦的速效磷、CEC以及有机碳等含量相对较高有关，今后可以将小麦秸秆生物质炭利用到土壤重金属Cd污染的修复中。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1生物质炭的制备 2
1.2分析方法2
1.2.1基本理化性质的测定2
1.2.2吸附实验3
2结果与分析4
2.1生物质炭的基本理化性质4
2.2生物质炭的吸附解吸 4
2.2.1生物质炭的等温吸附4
2.2.2生物质炭的等温解吸6
2.3生物质炭的动力学吸附6
3 讨论 7
致谢8
参考文献8
生物质炭对溶液中Cd的吸附特性
引言
引言
重金属是指以汞（Hg）、镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）以及类金属砷（As）等为主的生物毒性显著的元素，也包括因富集而具有毒性的重金属铜（Cu）、镍（Ni）、 锌（Zn）、锰（Mn）等［1］，它们即使在较低的浓度下也会对植物及动物体造成伤害。重金属由于其污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、无法被生物降解等特点，通过食物链不断地在生物体内富集的可能性大，甚至可转化为毒性更大的甲基化合物，毒害食物链中的某些生物，或最终威胁人类健康。由于城市工业生产排放的废水、废气、废渣中重金属的扩散、沉降、积累，燃料的使用、机 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
动车尾气、污灌以及含重金属的农药、化肥等的大量施用，土壤重金属污染问题日益严峻。据报道，我国污染耕地总面积超过1000万公顷，其中中度以上污染农田430万公顷，每年约有1200多万吨粮食被重金属污染， 1000多万吨粮食因重金属污染问题而减产，经济损失达到200 多亿人民币［2］。已有的工程治理或化学治理方法由于操作量大、费用较高、修复周期较长还可能存在二次污染的风险，不适用于大范围的重金属污染治理。与其它方法相比，吸附法的高效、简便和选择性好等优点尤其突出［3］，但由于吸附材料价格过高而无法大范围应用，寻求一种低廉的、高效的、来源广的吸附材料显得尤为重要。
生物质炭是秸秆类、生活垃圾类、禽畜粪便等生物质废弃物在厌氧条件下热裂解得到的含碳固体物质［4］。它不仅具有多孔隙结构、大比表面积、丰富的有机碳和植物矿物质养分，并且含有较多的表面活性官能团。以经济作物水稻、玉米和小麦为例，其在养分吸收、土壤种植类以及水肥管理等方面的差异，造成了生物质炭的结构特性及元素含量存在差别，这也是影响其吸附能力的关键因素。有研究表明玉米秸秆炭对溶液中Cd2+的吸附率较高源自于它的高有机碳含量［5］；水稻秸秆对Pb2+的吸附主要受热裂解过程中产生的SiO2影响［6］；在旱地土壤中施加小麦秸秆生物质炭能有效提高小麦和玉米两季的土壤有机碳含量，同时明显降低土壤 CaCl2Pb和CaCl2Cd的含量［7］。
我国是生物质废弃物产生大国，每年约有7 亿t各类农作物秸秆产生， 其中5亿t左右是水稻、玉米、小麦等经济作物秸秆［8］，在早期农业活动中，这些作物秸秆的使用还占有相当大的比重，但是随着人们生活质量的提高，清洁燃料、化肥等的出现造成了秸秆过剩，各地随处焚烧秸秆现象严重，每年都会释放大量二氧化碳等温室气体；除此之外，传统的利用方式也存在着许多问题。所以寻求一条高效、环保、循环的农作物秸秆利用途径，是目前亟待解决的问题。因此，本文选取350℃和650℃下水稻、玉米小麦三种秸秆生物质炭作为研究对象，研究了其对重金属Cd2+的吸附特征，分析影响其吸附性能的表面基团、孔隙结构等因素，在为生物质炭用于修复重金属污染环境提供理论依据的同时，解决传统利用方式带来的污染问题。
1 材料与方法
1.1 生物质炭的制备
将小麦秸秆、水稻秸秆及玉米秸秆干燥、粉碎，过2 mm 筛，装入不锈钢罐（d=10 cm， h=15 cm ）中，压实、加盖后，放入马弗炉中，350 ℃、650℃热解3h 后 ，放入真空干燥器中，待冷却至室温，将所得的生物质炭研磨过 20目和100 目筛，得到小麦、 水稻、玉米秸秆炭，装袋，做好标记备用。
1.2 分析方法
1.2.1 基本理化性质的测定
有机质：称取0.0100g过100目筛孔炭于硬质试管中，用移液管加入0.8000 mol/L重铬酸钾溶液5ml，再缓慢加入浓硫酸5ml充分摇匀，试管口放上弯颈漏斗，在油浴170190 ℃ 沸腾5min，待冷却后转移到三角瓶中，再用硫酸亚铁溶液滴定。
灰分：将带盖瓷坩埚已于800 ℃下灼烧到恒量，称取试样1 g(准确到0.0002 g )，将坩埚和试样一起送入不超过300℃的高温电炉中，保持坩埚盖敞开，逐渐升炉温到800 ℃，并在800 ℃的温度下灼烧2 h，取出坩埚放于瓷板上，盖上坩埚盖，在常温中冷却约5 min后，置于干燥器中，冷却约30min到室温称量。进行30 min的检查性灼烧，直到试样的减量小于0 .01g 或者到质量增加时为止。后一种情况下必须采用增量前的一次质量作来计算。
A=m2/mA×100%
式中：A灰分，%
m2恒重后灼烧残留物的质量，g

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