目前土壤受重金属污染严重,容易被农作物吸收积累,危害人体健康,重金属污染土壤治理日益受到重视。生物炭内部具有中孔和微孔等多孔结构,比表面积巨大,同时表面含氧官能团丰富,可以用来吸附环境中的重金属。本文以稻秆和稻壳为原料在不同温度下制备生物炭,利用扫描电镜,元素分析,比表面测定仪等现代仪器技术表征并分析生物炭的结构形貌、元素含量和比表面积和孔径等理化性质,同时进行镉溶液吸附实验,主要结论如下:1)裂解温度和原材料对生物炭理化性质均有显著影响。同一温度下稻壳生物炭的产率和灰分含量、含碳量均高于稻秆生物炭,p H值和挥发分含量均低于稻秆生物炭。裂解温度升高,两种生物炭的理化特性变化相似,具体表现为随着热解温度的升高,产率和挥发分比例下降,灰分含量升高,p H增大,含碳量上升,N、H、O元素含量下降,H/C、O/C、(O+N)/C比值下降,极性和亲水性减弱,芳香性增强。2)傅里叶红外分析表明稻秆和稻壳生物炭这两种生物炭在表面官能团种类上没有较大差异,均含有丰富的官能团如羟基、羧基等。裂解温度对生物炭表面官能团影响显著,主要表现为甲基-CH3和亚甲基-CH2随裂解温度升高而逐渐消失,烷烃基缺失,形成了芳香性结构芳香环,且芳香化程度逐渐增加。进一步进行Bohem滴定实验,结果表明原材料和温度对生物炭官能团数量均有一定影响,稻秆生物炭总官能团数量和碱性官能团含量均要高于稻壳生物炭。随裂解温度升高两种生物炭官能团变化相似,裂解温度升高,总官能团数量呈减少趋势,碱性官能团含量上升,酸性官能团比例下降。3)扫描电镜结果显示裂解后两种生物炭的表面形态均发生很大的变化,原材料稻秆和稻壳的结构散乱无序,制备成生物炭之后出现规则的孔结构。不同热解温度制备的稻秆生物炭和稻壳生物炭内部结构类似,均具有多孔结构,相比稻壳生物炭,稻秆生物炭的孔结构更加规则,孔数量更多。比表面积结果分析表明稻秆和稻壳生物炭中的孔结构均为中孔,且随着裂解温度升高,平均孔径减小。原材料和裂解温度对生物炭表面特性均有显著的影响,同一温度下,稻秆和稻壳生物炭比表面积等表面特性不同,在300℃~500℃温度区间,稻壳生物炭比表面积要明显大于稻秆生物炭,在600℃和700℃时情况相反。稻秆和稻壳生物炭最佳表面特性的制备温度不同,分别为600℃和700℃。在不同的裂解温度下两种生物炭表面特性变化相似,随着裂解温度升高,BET比表面积增大,平均孔径减小,总孔容增大。这说明裂解温度的升高有利于生物炭孔隙结构的发育和微孔的形成。因此可以适当提高裂解温度改良生物炭表面特性。4)酸化处理后的比表面积及孔径分析结果表明,稻秆和稻壳生物炭比表面积和总孔容均增大,但是相比稻壳生物炭的缓慢增加,酸化处理大大增加了稻秆生物炭比表面积,这说明酸化处理对稻秆生物炭影响更大。酸化前稻秆生物炭在600℃比表面积达到最大,酸化后比表面积增加,在700℃比表面积达到最大。5)原材料、制备温度和酸可溶矿物质对生物炭的镉溶液吸附能力均有一定的影响,其中酸可溶矿物质的影响更显著。稻秆生物炭的镉吸附能力比稻壳生物炭要强,且两种生物炭对镉的吸附能力均随制备温度的升高而增强。未酸化生物炭对重金属镉具有较好的吸附效果,经酸化处理后,镉吸附率显著下降,说明生物炭中的酸可溶矿物质在镉吸附过程中具有重要贡献。因此可以提高制备温度和增加生物炭中矿物质含量来获取镉吸附能力较高的生物炭。