【摘 要】
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农业用水中的低浓度重金属长期输入土壤会产生蓄积性毒害,造成严重的土壤重金属污染,最终影响人体健康。然而,目前对重金属污染的治理是一大难点,且多为污染后修复。因此,本文以预防农业用水中的重金属输入土壤、保障农业用水前期安全并降低土壤重金属污染风险为出发点,研究制备了3种温度（300℃、500℃、700℃）下的新型γ环糊精生物炭及其磁性生物炭共6种生物炭,涉及3种重金属(Pb2+、Cu2+、Cd2+)
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农业用水中的低浓度重金属长期输入土壤会产生蓄积性毒害,造成严重的土壤重金属污染,最终影响人体健康。然而,目前对重金属污染的治理是一大难点,且多为污染后修复。因此,本文以预防农业用水中的重金属输入土壤、保障农业用水前期安全并降低土壤重金属污染风险为出发点,研究制备了3种温度（300℃、500℃、700℃）下的新型γ环糊精生物炭及其磁性生物炭共6种生物炭,涉及3种重金属(Pb2+、Cu2+、Cd2+),对生物炭进行了理化性质表征、p H影响、动力学、等温吸附及竞争吸附等试验,研究分析了6种生物炭在单一体系及铅-铜二元复合体系两种体系下对污染水中重金属离子的吸附效果。本文主要结论如下:（1）γ环糊精生物炭对铅、铜、镉污染水最大理论吸附量分别高达296.590mg/g、180.422 mg/g、119.878 mg/g。γ环糊精生物炭的制备提高了其表面羧基官能团含量、芳香化及碳化程度,提升了结构的稳定性及给电子能力,且其p H呈稳定酸性（5.6～5.8）。γ环糊精生物炭对水中铅、铜、镉的吸附过程符合准二级动力学拟合方程及Langmuir等温吸附模型,吸附是由生物炭有机组分内部吸附和共轭芳香结构固定主导,表面官能团络合、沉淀与阳离子交换等多种机制共同参与的过程。（2）磁性γ环糊精生物炭对铅、铜、镉污染水最大理论吸附量分别可达189.850mg/g、143.931 mg/g、71.825 mg/g。通过Fe Cl3·6H2O对γ环糊精进行磁改性,成功制备了磁性γ环糊精生物炭,磁化效果明显,磁化效率高达98%,且提升了苯环骨架结构的稳定性。磁性γ环糊精生物炭对农业污染用水中重金属(Pb2+、Cu2+、Cd2+)的吸附机理同γ环糊精生物炭一致。（3）复合体系中吸附平衡时间缩短,吸附速率提升。通过分析比较铅-铜污染水竞争吸附试验中拟合的最大理论吸附量,我们得出:铅、铜离子的吸附在二元复合体系中互相拮抗,致使对铅、铜离子的吸附量降低,但在二元复合体系中磁性γ环糊精生物炭对铜离子展现了更强的亲和性,仍保持了较高的吸附量。γ环糊精生物炭及其磁性生物炭的官能团、有机组分及共轭芳香结构等共同决定了对重金属的吸附性能,其对农业污染用水中的铅、铜、镉的吸附效果优于生物质炭、纳米碳管、改性石墨烯等吸附剂。该研究结论可为γ环糊精生物炭及其磁性生物炭在防止农业用水中重金属输入土壤,降低土壤重金属蓄积性污染及农业发展方面的应用提供理论依据。
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