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生物炭是利用生物质作为主要制备原料在厌氧或缺氧条件下通过热解(一般低于700℃)制得的一种固态富碳物质,生物炭的利用不仅能够丰富土壤碳汇和营养结构、增强土壤孔隙度,而且能够对重金属污染起到良好的吸附作用,有效降低重金属的生物有效性。随着研究的不断深入,普通方法制备的生物炭对重金属Cd的吸附作用并不能与其发达的孔隙结构相匹配,而且生物炭制备的温度对生物炭的结构和性质有重要影响。因此本文主要研究不同温度梯度下(300～600℃),水稻秸秆(3～5cm)采用常规制备的普通生物炭和经FeCl3浸泡后制备的改性生物炭的理化性质、吸附特性和实际应用中的吸附效果的比较,得出如下结论:(1)通过对不同温度制备的普通生物炭和改性生物炭的产率、阳离子交换量、元素组成等理化性质的比较结果发现,随着裂解温度的升高,两类生物炭的产率、官能团含量均呈下降趋势,生物炭的孔隙率不断提高,生物炭芳香化、稳定化程度增加,生物炭的结构由逐渐明显规则的“碳骨架”变为“破碎”、“坍塌”;(2)通过对不同温度梯度制备的普通生物炭和改性生物炭的吸附性能的研究发现,在添加量一定的条件下,300℃下制备的改性生物炭(M-300)对重金属Cd去除效果最好;通过不同生物炭添加量对重金属Cd的吸附研究结果可知,低温制备的生物炭对其吸附能力较好,在达到相同去除率时M-300的添加量仅为普通生物炭的一半;(3)在不同吸附温度下生物炭的吸附特点研究发现,随着外界温度的增加(15～45℃),生物炭对重金属Cd的吸附率升高,生物炭对重金属Cd的吸附过程能够用Lagerence准二级吸附动力学方程很好地表述,通过计算得出的qe(mod)与实际吸附量qe(exp)相差不大,进一步可以推断生物炭与Cd的离子和交换过程主要以化学吸附为主导;(4)通过两类生物炭的等温吸附实验结果可以看出,两类生物炭对Cd的吸附过程能用Langmuir方程很好地描述,而且低温制备的生物炭的吸附效果较好,其中300℃制得的普通生物炭在45℃时对Cd的比吸附量达到17.80mg/g,300℃制得的改性生物炭在45℃时对Cd的比吸附量达到22.93mg/g;(5)两类生物炭对受Cd污染水培生菜的吸附过程的结果可以看出,添加生物炭后生菜根部和叶片部位对Cd的富集系数明显降低,并且较低浓度Cd的存在能够刺激生菜的生长发育,其中300℃下制备的改性生物炭对Cd的去除效果最好。综上所述,采用在300℃下FeCl3改性法制备的M-300的吸附效果最好。