生物炭材料的制备与改性及其在土壤修复中的应用

龙良俊，张晓娅，罗晶晶，刘方

(重庆工商大学 环境与资源学院，重庆 400067)

随着中国工业发展和高强度人类活动，土壤污染日渐严重。土壤污染物主要有重金属和有机化合物，如镉、铅、砷、农药、化肥、抗生素、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)等[1]。这些污染物既影响农作物产量，导致大气和水环境进一步恶化，又会通过食物链危害人类健康。

污染土壤的修复方法主要分为物理、化学、生物和植物方法。物理、化学修复技术均有较大的不足。而生物修复技术的修复周期长，修复效果易受外界环境因素的影响。其中，因生物炭的显著效果，成本低廉，操作方便等特点，在处理重金属和有机污染方面具有优势[2]。因此，对生物炭材料的制备、改性及其在土壤修复中的应用进行研究。

1 生物炭的制备

生物炭是有机原料在一定的热燃烧和有限的氧气作用下产生的富碳材料[3]。许多有机废物可用作生产生物炭的原料。

生物炭的制备方法主要分为热解，水热碳化(HTC)和微波碳化[4]。生物炭的物化性质，如产率、灰分、比表面积、孔结构、官能团的类型和数量以及阳离子交换容量，与其制备方法有关。与热解相比，HTC不需要干燥步骤，且具有更高的生物炭收率[5]。微波碳化的优点是过程可控，无滞后，加热迅速和能效高。但通过HTC和微波制备的生物炭含有高浓度的有机物，实际上并未将其视为土壤修复材料。

1.1 热解

热解，也称为无氧条件下的热分解，是制备生物炭最常用的一种方法。通常，热解涉及在惰性气氛下通过电加热或高温介质将有机材料加热到高于400 ℃的温度。……