热解生物炭是生物质在缺氧环境下高温热解得到的富碳物质,因为它特有的自身结构,并且其在农业土壤改良和环境修复方面研究的良好效果。而凹凸棒石作为一种低廉,并且比较容易获得的无机矿物材料,因为它具有的独特的结构和纤维构造,使得它对重金属离子具有很强的吸附能力,并且凹凸棒石在300-400℃下经过热改性后会暴露出更多的内表面和活性基团,提升了其吸附能力。本论文在总结近些年相关研究的基础之上,通过探究在污泥中添加不同比例的凹凸棒石制备生物炭,得到的污泥-凹凸棒共热解生物炭的结构与性质的影响机理。本研究实验材料基于兰州安宁七里河污水厂的污泥和甘肃省临泽县板桥镇凹凸棒石,根据干物质质量,在污泥中加入0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%的凹凸棒石粉末。再在真空管式热解炉中制备得到污泥-凹凸棒共热解生物炭,由此便得到7种污泥-凹凸棒共热解生物炭,并测定其生物炭的基本物理和化学性质及其表面特征。通过测定7种污泥-凹凸棒共热解生物炭的重金属总量,以及通过测定生物炭中重金属Cu、Zn、Cd、Cr和Ni的总量,以及分析重金属生物有效性和BCR连续萃取法的形态分布。从生物炭的理化性质、表征、重金属有效性和重金属化学形态等方面分析了影响生物炭性能的主要因素及其机理。主要研究结果包括:通过添加不同量凹凸棒石来分析共热解生物炭的物理化学性质和表征。研究得到pH、CEC、EC、OM都有着不同程度的变化。而生物炭中重金属含量最高的为Zn和Cu,生物炭中重金属含量大致的规律是:Zn>Cu>Cr>Ni>Cd。随着凹凸棒石添加量的增加,发现生物炭中的pH值呈现逐渐升高的趋势,并在B5时达到了最高值,并且大部分重金属在生物炭中的质量占比例逐渐增加,并且重金属的浸出性和生物有效性有所降低。通过分析生物炭中重金属生物有效性,以及生物炭中重金属Cd、Cu、Zn、Ni和Cr的DTPA含量及TCLP含量。凹凸棒石降低了共热解生物炭中重金属Cu-DTPA的含量,对重金属Cu的起到了固定效果,但整体下降幅度较小。对重金属Zn-DTPA含量变化趋势上和重金属Cu类似,也是呈现下降的趋势。对生物炭中Cd-DTPA浸出率起到了明显的降低作用。对生物炭中Cr-DTPA含量产生了显著的影响。对生物炭中Ni-DTPA含量有上升趋势。添加凹凸棒石对生物炭中Cu-TCLP浸出率有明显的影响,但总体的差异性变化不大。在凹凸棒石含量较低的生物炭中Zn-TCLP浸出率也不显著。凹凸棒石的添加对生物炭中Cd-TCLP的固定效果明显。凹凸棒石的添加对生物炭中重金属Cr-TCLP浸出率有明显的影响。凹凸棒石的添加对生物炭中重金属Ni-TCLP的固定效果不明显,它甚至能促进了生物炭中Ni的释放,提高了重金属Ni的生物有效态。采用BCR连续萃取法测定生物炭中重金属的形态分布。生物炭中重金属Cd、Cu、Zn、Ni和Cr的形态变化均呈现出从不稳定向稳定转变的趋势。B3(污泥中添加15%凹凸棒石)处理对重金属Cd和Cr的具有最好的固定效果;B5(污泥中添加25%凹凸棒石)处理对重金属Cu和Zn的具有最好的固定效果;B0(污泥中添加0%凹凸棒石)处理对重金属Ni的具有最好的固定效果。研究发现生物炭重金属Cd的含量排序是酸溶态>还原态>残渣态>氧化态。生物炭重金属Cu的含量排序是还原态>残渣态>酸溶态>氧化态。生物炭重金属Zn含量排序是还原态>残渣态>酸溶态>氧化态。生物炭重金属Ni含量排序是还原态>残渣态>酸溶态>氧化态。生物炭重金属Cr的含量排序是残渣态>氧化态>酸溶态>还原态。