植物修复是一项治理重金属污染土壤的技术,随着其广泛应用带来了产后修复植物的处置问题,产后收获物中富集大量重金属,其无害化处置备受关注。化学链气化是一种新型气化理念属于热处置的一种,目前国内外对修复植物的化学链工艺以及其过程中的重金属迁移转化机理尚缺乏研究。本文选用修复植物东南景天收获物作为研究对象,以天然铁矿石作为载氧体,采用实验与模拟相结合的研究方法深入研究了修复植物在化学链气化过程中的气化特性、重金属迁移规律、载氧体活性成分对重金属的吸附特性以及重金属的热力学形态分布。首先,在小型管式炉上开展了实验研究,先是对比了修复植物在典型的三种热处置方式即热解、水蒸气气化以及化学链气化在同等情况下的产气特性以及重金属迁移规律。然后针对化学链气化的方式作进一步具体研究,考察了不同温度（750℃/800℃/850℃/900℃/950℃）、进气中不同水蒸气比例（10%/30%/50%）对气化效果和重金属迁移规律的影响。结果表明:同等情况下,与热解相比,水蒸气气化和化学链气化可以促进产气量和碳转化率的提升。在重金属迁移上,与热解相比,水蒸气气化和化学链气化可以促进Cd和Zn在底渣中的残留,但却促进Pb的挥发,水蒸气气化和化学链气化排气中的重金属含量明显低于热解;在修复植物化学链气化中,提高温度可以促进产气量、碳转化率和气化效率的提升,但是850℃后对气化效果的提升效果较小。温度升高可以明显可以促进三种重金属向气相迁移,底渣中的重金属的含量呈逐步下降的趋势,排气中的重金属含量逐步升高;加入水蒸气后显著提高了化学链气化中H2的体积量,碳转化率和气化效率在水蒸气加入后也进一步的提高,但提升效果随水蒸气的含量增加逐渐减弱。不同温度下水蒸气对重金属的迁移规律不同,750℃下水蒸气含量的提高有助于抑制Cd和Zn的挥发,但在850℃和950℃下抑制作用减弱。适度的水蒸气含量可以减低排气中的重金属含量,但水蒸气含量过高造成相反作用。接着,基于第一性原理开展了载氧体中的活性成分Fe2O3以及失去晶格氧的表面缺陷Fe2O3对Cd、Pb、Zn的吸附作用的量子化学模拟研究。通过比较重金属在表面不同吸附位点的体系吸附能、Mulliken电荷转移以及成键构型来加强载氧体对重金属吸附能力的认识。结果表明:完整Fe2O3表面对Cd和Zn的吸附能力较弱,最佳吸附位点均为Fe-top,属于物理吸附,但对Pb的吸附能较大,最佳吸附位点为O-top,属于化学吸附。三种重金属均向吸附表面失电子来保持稳定的吸附构型;Cd、Pb、Zn在氧缺陷Fe2O3表面的不同吸附位点的吸附能显著高于在完整表面的吸附能,均属于化学吸附范畴。三种重金属的最佳吸附位点均变为O-defect位并向吸附表面失去更多的电子,与吸附表面形成多键来保持稳定构型,但此时的吸附表面易发生扭曲塌陷。最后,基于吉布斯自由能最小化原理开展了修复植物在不同温度、不同气氛下的热解以及化学链气化过程中重金属形态分布的热力学模拟研究。结果表明:反应体系中的S和O元素能促进重金属形成硫化物和氧化物固化,而Cl和H元素则会促进重金属以气态挥发。加入铁矿石的化学链气化促进重金属的氧化态生成,而且铁矿石中的Si O2、Al2O3能与重金属反应生成更加稳定且不易挥发的重金属硅酸盐和铝酸盐,达到固化的效果。但加入水蒸气会抑制重金属熔融态的形成,使重金属更容易转化为气态挥发。总体上化学链气化比热解/气化更有利于重金属的固化。