生物质半焦是生物质原料在缺氧或无氧条件下通过热裂解过程制得的一种富碳固体物质。对比生物质,生物质半焦具备更大的比表面积、更高的稳定性和更加优良的吸附性能,这些都为其修复重金属污染土壤提供了可能。本文以松树锯末和水稻秸秆为原料,制备了一系列不同温度条件下的生物质热解半焦,研究了其对土壤中重金属(铅、铜、镉)的吸附性能,探讨了生物质半焦中无机矿物成分在吸附稳定过程中的贡献。本文主要研究内容及结论如下:(1)在不同温度条件下以松树锯末和水稻秸秆为原料制备出一系列生物质半焦,并分析了其基本的理化性质和结构特征。结果表明:随着热解温度的升高,生物质中有机物开始分解,由脂肪型结构向芳香型结构过渡,而生物质中的无机矿物成分则会向半焦表面聚集。生物质半焦的孔性结构会逐渐地形成,比表面积增大,p H值升高,这都能提高生物质半焦的吸附性能。(2)采用正交设计实验、吸附等温实验和吸附动力学实验研究生物质半焦对重金属铅、铜、镉的吸附性能。结果显示:吸附稳定土壤中重金属的过程中,高温情况下制得的无机矿物成分含量高的秸秆半焦效果较好。600℃秸秆半焦对铅铜镉的平衡吸附量是80.77mg/g,70.42mg/g和38.65mg/g。(3)采用水洗和酸洗的处理方式去除生物质半焦中的无机矿物,考察了重金属吸附过程生物质半焦中有机官能团、水溶性矿物、HCl可溶性矿物和含Si化合物的作用。结果表明:HCl可溶性矿物的贡献最大,含Si化合物对吸附的贡献最小。(4)运用Tessier五步连续提取法,分析了添加生物质半焦前后污染土壤中重金属的形态变化。结果显示:重金属镉最活泼,其次是铜,最后是铅。添加生物质半焦之后,重金属镉形态主要是较活泼的可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化态向更加稳定的有机态和残渣态转变;重金属铜的形态则是由较活泼的可交换态和碳酸盐结合态向较稳定的铁锰氧化态和有机态转变;重金属铅最稳定,不容易发生迁移,危害性较低。