本文以浙江省常见的农业废弃物水稻秸秆和风干猪粪为原料,采用水热高温高压反应釜和可编程管式炭化炉进行生物炭的制备,比较了两种工艺条件下制备生物炭理化性质的差异,分析了不同工艺条件下工艺参数对生物炭物理化学性质的影响,揭示了热解温度与生物炭特性之间的内在联系。针对我国目前土壤重金属铅污染的问题,研究了生物炭对溶液中铅的吸附过程、吸附速率以及吸附能力,阐明了两种工艺条件下制备的生物炭对铅的吸附机制。根据生物炭的物理化学性质以及生物炭对铅的吸附效果,选择了猪粪生物炭作为重金属污染土壤修复剂,探讨了生物炭对土壤重金属有效态及对植物生长的影响。研究结果为重金属污染土壤的生物炭原位修复提供一定的支撑。(1)元素分析结果知,随着热解温度的升高,生物炭的产率降低,C含量和灰分、pH提高、H/C,O/C和(O+N)/C比值降低,芳香性增强,热解生物炭具有比水热炭更强的稳定性。由红外光谱分析知,生物炭富含羧基、酚羟基等表面含氧官能团;分析XRD曲线可得,两种生物炭主要成分为二氧化硅和碳酸钙,其中猪粪生物炭的晶型结构与方解石和钠长石较为相似;秸秆生物炭的晶型结构以氯化钾和方解石为主。说明生物质原料以及工艺参数直接影响生物炭的组成和理化性质。(2)对生物炭进行Pb2+吸附动力学研究发现,随着溶液pH值的增加,生物炭对Pb2+的吸附逐渐增加,在pH值在5.5左右时吸附量达最大。生物炭对Pb2+的吸附动力学均符合拟二级动力学方程,吸附过程包括快速反应过程和缓慢吸附平衡两个部分;高温热裂解RSP700的吸附速率最大,RSP300的吸附速率最小。高温热裂解制备的秸秆生物炭和猪粪生物炭更符合Langmuir等温吸附方程;在低温条件制备的生物炭吸附容量及吸附能力均低于高温条件制备的生物炭。(3)在含铅的土壤中种植黑麦草,通过施加生物炭,观察土壤中有效态铅的变化:施加生物炭后,土壤的pH有一定的提高,EC值随着生物炭的添加量的增大而提高,说明生物炭的添加可有效提高土壤中无机矿物元素;同时猪粪生物炭的施入也能提高土壤中有效磷和速效钾的含量;生物炭的添加可降低土壤中有效态重金属含量,并改善土壤质量。