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摘 要

本实验使用玉米秸秆为原料，分别在300℃、500℃和700℃下热裂解制备生物炭，进行了对铜的吸附作用的实验，考差了吸附时间、吸附温度、吸附剂与金属溶液的固液比对生物炭吸附Cu² 作用的影响。结果表明：随着热解温度升高，所得到的生物炭吸附效果变好；吸附时间越长，去除效果越好，在24小时左右达到平衡；随着固液比增长，吸附效果变好。

关键词：玉米秸秆，生物炭，吸附，铜

Abstract：In this experiment, biochar was prepared using corn stalks at 300°C, 500°C, and 700°C, and the biochar was used to adsorb copper.The effects of adsorption time, adsorption temperature, solid-liquid ratio of adsorbent and metal solution on the adsorption of Cu² by biochar were studied. The results showed: with the increase of pyrolysis temperature, the adsorption efficiency of biochar increased; as the adsorption time becomes longer, the adsorption efficiency becomes better and it reaches the equilibrium in about 24 hours; as the solid-liquid ratio increased, the adsorption efficiency becomes better.

Keywords：Maize straw,Biochar, Adsorption, Copper

目 录

1 前言…………………………………………………… 3

1.1 重金属污染…………………………………………………… 3

1.1.1 重金属研究概述…………………………………………………………3

1.1.2 重金属污染特点…………………………………………………………3

1.1.3 重金属污染修复…………………………………………………………4

1.2 生物炭的研究现状 …………………………………………4

1.2.1 生物炭的制备 ………………………………………………………5

1.2.2 生物炭的重金属吸附特性 ………………………………………………5

2 材料与方法 ……………………………………………………6

2.1 试剂与仪器………………………………………………… 6

2.2 生物炭的制备与理化性质表征……………………………………… 7

2.3 吸附实验…………………………………………………… 7

2.3.1 不同吸附时间的吸附实验 ……………………………………………7

2.3.2 不同吸附温度的吸附实验 ……………………………………………7

2.3.3 数据处理 ……………………………………………………………7

3 结果与处理…………………………………………………7

3.1 生物炭的理化性质表征…………………………………… 8

3.2 生物炭对Cu的吸附性能………………………………… 8

3.2.1 不同振荡时间对生物炭吸附Cu的影响 ……………………………9

3.2.2 不同振荡温度对生物炭吸附Cu的影响 ……………………………10

3.2.3 不同固液比对生物炭吸附Cu的影响 ………………………………10

3.2.4 热解温度对生物炭吸附Cu的影响 …………………………………11

结论………………………………………………………………………14

参考文献………………………………………………………………………15

致谢………………………………………………………………………16

1 前言

1．1 重金属污染

1.1.1 重金属研究概述

重金属是指比重大于5、密度大于4. 5 g/cm³的金属，如镉、铬、铅、铜、汞等^[1]。这是一种约定俗成的规定，并没有严格下定义，在水体与土壤污染中指的就是Cr、Hg、Pb、Mn等，这些金属元素具有很强的毒性对水体和土壤造成的影响极难修复。这些重金属还能在食物链的各种生物作用下被放大，成千成百地富集，然后最终进入人体，对人体产生不可逆转的危害，所以治理重金属污染的环境极其紧迫^[2]。上个世纪50年代时，日本的熊本县出现了著名的“水误病”事件，这是世界上出现的第一例由于工业废水污染造成人类发生疾病的事件，工业废水污染了水源，进入土壤，富集在各类生物体内，最终进入人体造成人类的疾病乃至死亡； 2009年在中国河南济源发生了儿童血液含铅量超标事件，1000余名十多岁的儿童重金属中毒，接受了紧急的治疗，30多家企业停业。这些严重的事件使研究者们加快了对重金属污染以及修复机理的研究。

铜（copper）是一种过渡元素，原子序数为29。纯铜在一定作用下的变形程度大，传热程度高，是良好的导热体，在电器工业、电子工业中经常用到纯铜。铜有各类合金，例如黄铜、青铜、白铜，铜合金性能好，具有良好的导热导电能力。在建筑业各类轻工业中也经常用到铜，有良好的耐磨性，高弹性等，可回收利用。铜元素对动植物都是不可或缺的存在，人如果缺乏铜元素就会产生贫血，毛发异常，骨和动脉异常等疾病，甚至会有脑障碍。如果铜元素过量会引起肝硬化、呕吐、运动以及知觉神经障碍等疾病。铜污染包括对大气、水体和土壤的污染。人类进行活动例如冶炼金属过程中，排放大量的烟尘到大气中，各类重金属以及其合金就会造成大气污染；当工业废水、生活污水、降雨中带有铜等重金属进入水体中就对其造成污染。水中含有铜达到15毫克每升后就无法饮用，水中微生物不能自我净化。铜对水体和土壤的污染是一种有机污染，这种污染会通过生物链传递到高营养级生物中，影响人类的生产生活。

1.1.2 重金属污染特点

重金属毒性受其存在形态的影响^[3]。①重金属有无机态和有机态，有机态的毒性更大。②pH值影响重金属毒性。pH值低时，金属是游离态，毒性很强，而pH值高时，可溶性重金属的含量变低，形成了络合物，毒性较小。③相同重金属离子不同的价态毒性不同。三价的铬是人体必须微量元素，但是六价铬会致癌。

不可降解性与长期持续性^[3]。微量的重金属就可以导致中毒。如砷对皮肤致癌的毒性为0.20-0.25mg/d，Hg在0.001mg/L时就会产生毒性。这些重金属大多不能被自然降解，而当重金属转化成有机形态时，毒性更强，更难以降解。当重金属进入土壤和水体之后便会长期存在，不能被去除，只能够在食物链中迁移并且不断富集。

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