土壤重金属钝化材料生物炭的研究进展

生物炭在土壤重金属污染修复中的应用土壤重金属污染是指土壤中镉、铬、铅、汞等重金属超过一定的安全标准，对植物生长和人类健康都会造成严重影响的现象。

随着工业化和城市化的发展，土壤重金属污染已经成为世界范围内面临的一大环境问题。

针对土壤重金属污染问题，科学家们致力于寻找有效的修复方法，而生物炭则成为近年来备受关注的一种修复土壤重金属污染的材料。

本文将对生物炭在土壤重金属污染修复中的应用进行探讨。

一、生物炭的特点生物炭是指通过高温热解植物残体得到的一种碳质固体材料。

其主要特点包括孔隙率大、比表面积大、孔径均匀、化学稳定性高等。

这些特性使得生物炭成为一种理想的土壤修复材料，特别是在重金属污染土壤的修复中具有独特的优势。

生物炭的高孔隙率和大比表面积有助于吸附土壤中的重金属离子，从而降低土壤中重金属的有效性，减少其对植物的毒害作用。

生物炭本身具有良好的化学稳定性，不易分解，可以稳定地存在于土壤中，从而保持其修复效果长久。

生物炭在修复土壤重金属污染过程中起到的主要作用是吸附和固定重金属离子。

土壤中的重金属离子在接触到生物炭时，会通过化学吸附和离子交换等机制被固定在生物炭的孔隙中，从而减少其在土壤中的有效性。

生物炭中的有机功能团还可以与重金属形成配位键结合，从而降低重金属在土壤中的迁移和生物有效性。

生物炭在土壤中的存在还可以改善土壤的结构和通气性，促进土壤微生物的繁殖和活动，从而促进土壤中重金属的降解和稳定。

目前，生物炭在土壤重金属污染修复中得到了广泛的应用。

一方面，生物炭可以直接添加到重金属污染的土壤中，通过形成土壤生物炭复合物的方式，减少土壤中重金属的有效性，降低其对植物的毒害作用。

生物炭还可以作为土壤修复材料的组成部分，与其他修复材料如有机肥、硫酸盐等混合使用，以达到更好的修复效果。

生物炭还可以通过混入土壤底层、表层覆盖等方式应用到重金属污染的土壤中，发挥其修复作用。

生物炭在土壤重金属污染修复中具有重要的应用价值。

生物炭对土壤重金属污染修复研究
近年来，随着工业的快速发展和人类活动的不断增加，土壤重金属污染问题日益严重。

重金属污染不仅对土壤质量和农作物产量产生不良影响，还可能通过食物链的传递影响人
类健康。

寻找有效的修复方法成为当前亟待解决的问题。

许多研究表明，生物炭对土壤重金属污染具有良好的修复效果。

生物炭可以显著降低
土壤重金属浓度。

研究发现，生物炭可以通过电化学吸附、离子交换、表面络合等机制与
重金属形成稳定的络合物，减少重金属的活性和生物有效性。

生物炭可以改善土壤性质和
环境条件，促进土壤微生物的活动。

土壤微生物在重金属污染修复中扮演着重要角色，可
以通过降解有机物、凋落叶和根系分泌物来稳定化和还原重金属。

生物炭的增加可以提供
更适合微生物生长的环境，从而促进土壤自我修复。

生物炭对土壤重金属污染的修复效果还存在一些不确定性和争议。

生物炭的效果受土
壤类型和重金属种类的影响。

不同土壤类型和重金属种类具有不同的吸附和迁移特性，对
生物炭的修复效果有差异。

生物炭的修复效果还受生物炭添加剂的用量和施用方式的影响。

需要进一步研究生物炭的配方和应用技术，以提高修复效果。

生物炭改性及其应用研究进展生物炭是一种由生物质材料经过高温热解和炭化得到的固体炭材料。

与传统的煤炭相比，生物炭具有较高的孔隙度、比表面积和吸附能力，具有较好的化学稳定性和可再生性，并且对环境友好。

生物炭具有广泛的应用前景，特别是在农业、环境和能源领域。

生物炭改性是为了提高生物炭的特性，扩大其应用范围。

目前，常用的生物炭改性方法包括物理改性、化学改性和物理化学双重改性。

物理改性包括磁化改性、离子改性、蒸汽改性和混合改性等；化学改性包括酸碱改性、氧化改性和功能化改性等；物理化学双重改性则是将物理和化学改性方法相结合，以提高生物炭的吸附性能、导电性能、催化性能等。

在农业领域中，生物炭改性主要集中在提高土壤肥力和改善土壤性质方面。

通过引入功能性基团，改变生物炭的表面性质，使其具有更好的水保持能力、肥料保持能力和微生物促进能力，提高土壤的保肥效果和产量。

此外，生物炭改性还可以增加土壤有机质含量、改善土壤结构、调节土壤酸碱性等，对土壤有机肥的修复和改良起到重要作用。

在环境领域中，生物炭改性主要应用在水污染治理和废气治理方面。

生物炭具有较高的孔隙度和比表面积，可用于吸附水中的有机物、重金属离子和氮磷等，起到净化水质的作用。

生物炭改性还可用于废气治理中的吸附分离和催化降解等，减少大气污染物的排放。

在能源领域中，生物炭改性主要应用在生物炭燃烧和生物炭气化等方面。

生物炭改性可提高生物质热解和燃烧过程中的热值、燃烧效率和热稳定性，增加生物炭的能源利用率。

生物炭改性还可用于生物炭气化反应中，改善生物炭的气化性能，提高合成气的产量和质量。

总的来说，生物炭改性是提高生物炭特性和拓展其应用领域的重要手段。

目前，关于生物炭改性的研究已取得了一系列的成果，但仍存在一些问题，如改性剂的选择、改性方法的优化和改性机制的解析等。

因此，未来的研究应进一步探索生物炭改性的新方法和新理念，以满足农业、环境和能源领域的需求，并为可持续发展做出更大的贡献。

生物炭固定化微生物钝化土壤重金属镉效果研究与机理初探生物炭固定化微生物钝化土壤重金属镉效果研究与机理初探摘要：土壤重金属污染对环境和人类健康造成了严重威胁。

本研究通过添加生物炭并引入特定微生物菌株，初步探索了生物炭固定化微生物钝化土壤重金属镉的效果及其机理。

结果表明，生物炭的添加能够有效提高土壤的镉稳定性，并且微生物菌株的引入进一步提升了镉的固定化效果。

此外，SEM和XRD分析结果显示，生物炭作为吸附剂可与镉形成稳定的结合物，从而降低镉的生物有效性。

实验结果揭示了生物炭固定化微生物钝化土壤重金属镉的潜力，为进一步开发土壤修复技术提供了参考。

关键词：生物炭；微生物菌株；土壤重金属镉；固定化；机理1. 引言土壤重金属污染严重影响了土壤环境的质量，对人类健康和生态系统产生了重大威胁。

镉是一种常见的土壤重金属污染物，由于其毒性较大且生物有效性高，对生物体造成严重危害。

传统的土壤修复技术包括物理、化学和生物修复方法，然而这些方法存在一些局限性，如高成本、长周期和对环境的二次污染等。

因此，寻找一种有效且可持续的土壤修复技术具有重要意义。

生物炭是一种由有机废弃物经过热解或氧化处理得到的碳质材料。

生物炭具有良好的吸附性能和环境友好性，被广泛用于土壤改良和环境修复领域。

此外，一些微生物菌株对土壤中的重金属具有很强的固定和转化能力。

基于以上背景，本研究旨在通过将生物炭与特定微生物菌株结合，探索生物炭固定化微生物钝化土壤重金属镉的效果与机理。

2. 材料与方法2.1 实验材料实验采用的生物炭为某草木炭厂生产的秸秆生物炭，微生物菌株为镉胁迫条件下培养的镉耐受菌株。

2.2 实验设计将试验土壤分为对照组和处理组，对照组仅添加相同量的水，处理组分别添加不同浓度的生物炭和微生物菌株，共设5个处理组（15 g生物炭/ 火炭添加方法，50 mL的微生物菌株悬浮液）。

每个处理组设置3个重复。

2.3 样品分析方法收集处理后的土壤样品，通过ICP-OES仪器测定土壤中镉的含量。

生物炭的制备及其应用研究进展生物炭的制备及其应用研究进展一、引言近年来，生物炭作为一种新型的碳材料，受到了广泛关注。

它由天然有机材料经过高温热解或气化而得到，具有极高的炭含量和特殊的微观孔结构。

生物炭具有许多优异的性质和广泛的应用前景，特别是在环境修复、土壤改良和能源储存等方面表现出了巨大的潜力。

本文将重点介绍生物炭的制备方法以及其在不同领域的应用研究进展。

二、生物炭的制备方法目前，生物炭的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法三种。

物理法的制备过程是将天然有机材料进行高温热解或气化，在缺氧或有限氧条件下进行。

常用的物理法包括煅烧、炭化和热解等方法。

化学法的制备过程是将天然有机材料进行化学反应或处理，如酸处理、氢化还原或热裂解等。

生物法的制备过程是利用微生物将有机废弃物分解为生物炭，常用的方法包括厌氧发酵和好氧堆肥等。

三、生物炭的应用领域1. 环境修复生物炭可作为一种有效的环境修复材料，能够吸附和固定重金属离子、有机污染物和有害气体等。

其特殊的微观孔结构和大表面积使得其具有良好的吸附能力和固定能力。

生物炭在土壤中的应用可以有效减少土壤中的污染物含量，并提高土壤质量，从而增加农作物的产量和质量。

2. 土壤改良生物炭作为土壤改良剂，可以改善土壤结构、调节土壤酸碱度和提高土壤保水能力。

其微观孔结构可以增加土壤孔隙度，促进土壤通气和排水，提高农作物的根系生长。

同时，生物炭还能吸附土壤中的营养元素，缓释给植物吸收，提高土壤肥力和农作物的产量。

3. 能源储存生物炭作为一种新型的能源材料，具有较高的碳含量和良好的燃烧性能。

其应用于能源储存领域可以用作燃料电池的电极材料、电容器的电极材料和锂离子电池的负极材料等。

生物炭的使用可以提高能源转换效率、减少能源的消耗，并对环境产生较小的影响。

四、生物炭的未来发展方向尽管目前生物炭已经在环境修复、土壤改良和能源储存等领域取得了一定的应用效果，但仍然存在一些问题和挑战。

其中包括生物炭的制备成本较高、应用技术仍不成熟、产品质量参差不齐等。

生物炭制备方法及其应用的研究进展生物炭制备方法及其应用的研究进展引言：生物炭是一种通过高温无氧热解生物质制得的碳质副产品，其具有高孔隙度、大比表面积和孔径可调等特点。

因此，生物炭在农业、环境保护和能源等领域具有广泛的应用前景。

本文将综述生物炭制备方法及其在农业、环境保护和能源利用方面的研究进展。

一、生物炭的制备方法目前，生物炭的制备方法主要包括热解和气化两种。

1. 热解法热解法是将生物质放置在封闭的容器中进行高温无氧热解，从而生成生物炭。

热解法主要分为固体热解和液体热解两种方法。

固体热解法的步骤包括颗粒处理、真空干燥、缩小颗粒尺寸、热解和冷却等。

常用的固体热解设备有木屑炭化炉、橡胶炭化炉和稻壳炭化炉等。

液体热解法主要是在有机溶剂中对生物质进行热解。

具体步骤包括溶解生物质、热解和产出生物炭。

常用的液体热解方法有溶剂溶解法、水蒸气热解法和微波热解法等。

2. 气化法气化法是将生物质在高温下与气体反应，产生可燃气体和生物炭。

气化法主要分为固体气化和液体气化两种方法。

固体气化是将固体生物质与气体（如氢气、氧气等）或蒸汽进行反应。

常用的固体气化设备有气流气化炉、床式气化炉和流化床气化炉等。

液体气化是将生物质与液体（如超临界水、液氨等）反应，产生气体和生物炭。

液体气化法主要有湿法气化和超临界流化床气化等方法。

二、生物炭在农业中的应用1. 土壤改良剂生物炭具有多孔性和高比表面积，能够增加土壤的保水性和通气性，改善土壤结构。

此外，生物炭中的微量元素和有机质有助于植物生长和养分吸收。

因此，生物炭被广泛应用于土壤修复、农作物生产和园艺种植等领域。

2. 肥料添加剂生物炭可以与肥料混合使用，提高肥料的利用率和吸附性能。

生物炭能够吸附肥料中的养分，延缓养分释放速度，并减少养分流失。

此外，生物炭还能调节土壤pH值，提高土壤酸碱性，改善肥料的利用效果。

三、生物炭在环境保护中的应用1. 污水处理剂生物炭具有吸附性能，能够有效去除废水中的有机物、重金属和氮磷等污染物。

化工进展CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS2019年第38卷第1期生物炭吸附重金属离子的研究进展王重庆1，王晖2，江小燕1，黄荣1，曹亦俊1（1郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001；2中南大学化学化工学院，湖南长沙410083）摘要：生物炭在过去的十几年里受到了广泛关注，由于其低成本、环境友好、可再生等优点，在环境管理方面具有良好的应用前景。

本文介绍了生物炭的概念、应用和性质，重点综述了生物炭吸附重金属离子的研究进展，并探讨了目前面临的挑战和应用前景。

生物炭是在缺氧或无氧条件下热化学转化生物质得到多孔富碳材料，主要用于土壤改良，可以提高作物产量、实现碳封存以及减少温室气体排放，并且在催化、能源和水处理等方面具有潜在的应用。

生物炭制备方法包括热解、气化、水热炭化等，生物炭的性质受生物质原料、制备工艺和技术参数影响。

重点介绍了生物炭吸附重金属离子的相关研究，包括生物炭吸附重金属离子的影响因素、吸附机理和改性生物炭的制备。

通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学和表征技术可以揭示表面络合、静电引力、表面沉淀和离子交换等吸附机理。

生物炭吸附重金属离子的最新研究主要致力于通过改性提高生物炭的吸附性能，改性方法主要包括物理化学活化以及复合金属氧化物或化合物、功能有机物、纳米粒子等。

生物炭吸附重金属离子面临一些问题和挑战，距离实际废水处理应用还有一定差距。

关键词：吸附；解吸；生物炭；表面改性；重金属；废水中图分类号：X52文献标志码：A文章编号：1000-6613（2019）01-0692-15Research advances on adsorption of heavy metals by biocharWANG Chongqing 1，WANG Hui 2，JIANG Xiaoyan 1，HUANG Rong 1，CAO Yijun 1(1School of Chemical Engineering and Energy,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,Henan,China;2School ofChemistry and Chemical Engineering,Central South University,Changsha 410083,Hunan,China)Abstract:In the past decades,biochar has received considerable attention due to potential environmental applications and advantages of low cost,environmental friendliness and renewability.In this paper,the concept,applications and properties of biochar were summarized,as well as research advances on adsorption of heavy metals.Biochar is the porous carbonaceous materials produced by thermochemical conversion of biomass in zero or limited oxygen atmosphere and it is suitable for soil amendment.Biochar can improve crop yields,realize carbon sequestration and mitigate climate change,and also has potential applications in catalysis,energy production and wastewater treatment.Biochar can be prepared by pyrolysis,gasification and hydrothermal carbonization,and its properties depend on biomass feeds,thermochemical process and technical parameters.Adsorption of heavy metals onto biochar was surveyed,including affecting parameters,adsorption mechanism and modifications of biochar.Adsorption mechanism can be revealed by adsorption kinetics,isotherms,thermodynamics and advanced特约评述DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2018-0993收稿日期：2018-05-14；修改稿日期：2018-07-05。

生物炭对土壤重金属污染修复研究【摘要】本文主要对生物炭在土壤重金属污染修复中的研究进行了探讨。

首先介绍了生物炭的性质及制备方法，接着分析了土壤重金属污染的情况和生物炭在修复中的作用机制。

然后对生物炭对不同重金属元素的修复效果进行了讨论，进一步探讨了影响生物炭修复效果的因素。

结论部分指出生物炭在土壤重金属污染修复中具有潜在的应用前景，并展望了未来研究的方向。

通过本文的综合研究，可以为解决土壤重金属污染问题提供一定的理论基础和实践指导。

【关键词】生物炭，土壤重金属污染，修复研究，性质，制备方法，作用机制，修复效果，影响因素，应用前景，研究展望1. 引言1.1 研究背景近年来，随着工业化的快速发展，土壤重金属污染问题日益严重。

重金属污染不仅影响了土壤的肥力和生态环境，还对人类健康造成了严重威胁。

研究和发展有效的土壤修复方法成为了迫在眉睫的任务。

生物炭在土壤重金属污染修复中的作用机制和效果还存在许多未知之处，需要进一步深入研究。

本文旨在系统总结生物炭在土壤重金属污染修复中的应用情况，探讨其作用机制和修复效果，为解决土壤重金属污染问题提供科学依据和技术支持。

1.2 研究目的为了解决土壤重金属污染对环境和人类健康造成的影响，本研究旨在探讨生物炭在土壤重金属污染修复中的应用效果及机制。

具体目的包括：1.分析生物炭的性质及制备方法，以确定最适合修复土壤重金属污染的生物炭种类和制备工艺；2.调研土壤重金属污染的情况，明确不同土壤类型和污染程度对修复效果的影响；3.研究生物炭在土壤重金属污染修复中的作用机制，探讨其与重金属元素的相互作用机理；4.评估生物炭对不同重金属元素的修复效果，比较不同重金属元素的吸附与还原能力；5.探讨影响生物炭修复效果的因素，包括生物炭用量、土壤pH、温度、湿度等因素的影响；6.展望生物炭在土壤重金属污染修复中的应用前景，提出未来研究方向，为环境保护和人类健康提供科学依据。

2. 正文2.1 生物炭的性质及制备方法生物炭是一种碳质材料，具有多孔、高比表面积、负电性等特点。

生物炭去除重金属的研究进展摘要：随着矿山开采、金属冶炼加工、化工产业的发展，各种工业废水排放入水环境，致使各类水体污染日趋严重。

近年来吸附法作为一种去除水污染物的有效方法，受到了广泛关注。

研发新型高效廉价吸附剂则成为该领域的研究热点。

生物炭作为一种新型吸附剂，是一种绿色环保的修复材料，具有价格低廉，制备原料来源广泛，孔隙度大、比表面积大、吸附性能强的特点，所以其在重金属吸附与去除的应用中具有良好的潜力与前景。

本文针对以生物炭作为水中污染物吸附剂的研究现状进行了总结，对其吸附机理进行了分析。

希望本文能为生物炭在我国的水处理技术研究领域的推广与应用提供参考。

Abstract：As the development of mining industry，metallurgy，chemical industry，large amount of industry waste water has been discharged into water environments，it leads to a serious pollution in surface water. Recently，adsorption method is widely used in waste water treatment technology. Finding efficient and economic absorbent has become a hotspot for the application of this method. As an environmental-friendly material for remediation，biochar haslow price，high porosity and specific surface area，absorption ability，wide range of preparation material. It has very large potentials for heavy metal remediation and waste water treatment field. Therefore，studies used biochar as absorbent for heavy metal is collected and summarized. The interaction mechanisms between biochar and heavy meal are discussed.关键词：生物炭；吸附剂；重金属Key words：biochar；absorbent；heavy metal中图分类号：S153 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）22-0149-040 引言随着我国化学工业、矿山开采、冶炼业、印染业的快速发展，各种含重金属废水排入水体，导致我国水环境污染[1-3]。