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摘 要

生物炭作为目前最为有前景的吸附剂，由动植物尸体在无氧条件下，通过在管式炉中焚烧热解得到一类表面含有丰富的含氧官能团，发达孔隙及大量灰分组成的，稳定的，多孔富碳固型材料。让它在对重金属离子有很强的吸附效果。本文以农业副产品玉米秸秆为原料，通过不同的温度进行热解（300℃、500℃、700℃）制备生物炭，检测其在不同振荡时间和温度的情况下对锌离子的吸附性能，以总结出生物炭对锌离子进行吸附的最佳条件，并对玉米秸秆生物炭的吸附机理进行分析。希望本文能为生物炭在我国的锌离子的处理吸附上提供参考。

关键词：生物炭：玉米秸秆：锌离子：吸附性

Abstract：Biochar, as the most promising adsorbent at present, is a kind of stable, porous and carbon-rich solid material obtained from incineration of pyrolysis of plant and animal corpse under anaerobic conditions in a tube furnace. Its rich surface oxygen-containing functional groups, well-developed pore structure and a large amount of ash composition make it have a strong adsorption effect on heavy metal ions. In this paper, biochar was prepared by pyrolysis of agricultural by-product corn straw at different temperatures(300、500、700℃), and the adsorption performance of zinc ions at different times and temperatures was measured. The optimum conditions for the adsorption of ions and the adsorption mechanism of corn straw biochar were analyzed. It is hoped that this article can provide reference for the treatment and adsorption of zinc ions by biochar in China.

Key words：Biochar；Corn straw；Zinc；Adsorption

目录

1 前言 3

1.1水体重金属污染的研究背景 3

1.1.1水体重金属污染现状 3

1.1.2水体重金属污染的危害 3

1.1.3水体中重金属污染修复现状 4

1.2生物炭的相关研究及意义 4

1.2.1生物炭的研究进展 4

1.2.2生物炭的制备方法 5

1.2.3生物炭对水体中重金属污染处理的研究现状 5

1.3课题意义 6

2.实验部分 6

2.1实验仪器 6

2.2实验材料 7

2.3玉米秸秆生物炭的制备 7

2.4生物炭的理化性质测定 7

2.5 生物炭对Zn² 的吸附性能 7

2.5.1不同温度下热解玉米秸秆生物炭对其吸附Zn² 性能的影响 7

2.5.2生物炭添加量对玉米秸秆生物炭吸附Zn² 性能的影响 8

2.5.3吸附时间对玉米秸秆生物炭吸附Zn² 性能的影响 8

2.5.4吸附温度对玉米秸秆生物炭吸附Zn² 性能的影响 8

3. 结果与讨论 8

3.1生物炭的理化性质分析 8

3.2不同热解温度对生物炭吸附Zn的影响 12

3.3不同添加量对生物炭吸附Zn的影响 12

3.4不同时间对生物炭吸附Zn的影响 13

3.5 不同吸附温度对生物炭吸附Zn的影响 15

结论 17

参考文献 18

致谢 21

1 前言

当今的工业生产发展迅猛，伴随着生产力提升的同时，也产生了大量的工业“三废”以及城市的生活垃圾和一些泥污的任意排放和不正当处理，使得我们的水体中重金属不断的积累，污染问题也日益严重，包括在农业生产中大量使用含重金属的农药和化肥也让水体的污染更加严重，农产品的食品安全问题也让人们有所顾虑，由此也引起了国民的普遍担忧。

1.1水体重金属污染的研究背景

1.1.1水体重金属污染现状

重金属从广义上来讲是指原子质量在63.5与200.6这个区间之内的，比重要大于4.5g/cm³的金属元素，包括Cu、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd、Hg、As、Fe、Mn、Mo等^[1]，这些金属元素大多存在于天然矿物中，人们进行的矿业开采、冶炼金属以及一些加工行为让这些金属得以利用，满足当今社会的工业生产及经济发展。

这些矿业开采和工业加工也是水体重金属污染的主要来源。如今工业水平发展迅猛，我们的河流湖泊中也因这些工业活动被排入了大量的重金属，造成了不小的重金属污染，其重金属含量也远远超于正常范围。不仅如此，我们生活中所带来的生活垃圾，汽车尾气污染等也使我们水体中的重金属含量大大增加。

1.1.2水体重金属污染的危害

水体重金属污染作为当今世界性的环境问题。作为一种无法分解的污染物，重金属在水体当中难以完全消除，还会通过一些水体中的颗粒悬浮物进入水底的污泥当中，带来再次的污染效果^[2]，尤其像铅、镉等有毒重金属离子，可以通过很多途径进入动植物体内，在外界中又难以降解，一旦被水体中的水生动植物吸收，使整个水生生态环境面临威胁，甚至一旦进入食物链中危害人的身体健康。早在二十世纪五十年代，就出现了世界上最早的由不合理排放工业污水而造成的大面积疾病案例—日本熊本县的“水悮病”事件，病因是金属汞在生物体内含量过高，还有一例类似事件发生于日本富士县起因是土壤中的镉污染，造成了让很多人伤亡的“骨痛病”。越来越多的案例表明现如今人类的健康受到重金属污染的严重威胁，同时督促着人们加快对重金属污染的研究和修复。

生物体内必需微量元素之一的铜，可以帮助维持生理功能和神经系统的正常结构。但一旦身体内的铜含量过高则会导致一些酶和蛋白质的生物活性受到抑制，人体内的内脏器官也会受到影响^[3]。同样作为生物体内必须微量元素之一的锌，也是对生物体新陈代谢、生长发育起到重要作用。但是如果过多的摄入锌离子，对人体带来的危害也是不容小觑的，首先过量的锌会降低体内吞噬细胞的活性和能力，使人体的免疫功能和抵抗力降低，其次锌过量会造成体内铜的缺失，引起脑组织的一系列功能障碍^[4]。

1.1.3水体中重金属污染修复现状

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