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生物炭是生物质在厌氧或无氧的条件下进行热解,生成的孔隙结构丰富、含碳量高的物质,其对土壤和水体等介质中中污染物的迁移转化及生物有效性有很大影响。目前生物炭的结构特点、吸附特性及行为机制之间的关系成为环境化学研究热点之一。本文综述了生物炭的结构特征、吸附性能及行为机制等研究进展,针对水体和土壤中微囊藻毒素(MCs)污染问题,开发利用农业废弃物-雷竹叶研制生物炭,探索了雷竹叶生物炭对微囊藻毒素-LR(MCLR)的吸附行为机制,探讨了吸附条件和有机介质对MCLR在雷竹叶生物炭上吸附特性的影响,为制备高性能生物炭吸附材料提供基础依据。主要得到了以下结论:(1)雷竹叶生物炭制备最佳条件的筛选。分别比较5K/min、60K/min升温速率和150℃、300℃、400℃、550℃热解温度条件下,生成的雷竹叶生物炭对MCLR的吸附性能,结果表明:生物炭吸附性能受到升温速率和热解温度的影响,在选取的生物炭制备条件下,升温速率为60K/min、热解温度为550℃条件下生成的生物炭对MCLR具有最强的吸附能力,吸附量可达624.47μg/g,且反应温度、pH的升高以及溶解性有机物(DOMs)浓度增大都能导致其吸附量的下降。(2)雷竹叶生物炭对MCLR吸附性能的结构差异表征。元素分析结果表明生物炭中H/C和(N+O)/C随着热解温度升高而下降,即随着炭化程度的加深,生物炭的芳香性增加、极性降低,这有利于MCLR的吸附;比表面积分析发现随着热解温度和升温速率的增加,雷竹叶生物炭比表面积迅速增大,这是其吸附量增大的重要原因;电子扫描显微镜表征看出随着热解温度和升温速率的增加,生物炭空隙结构丰富度增加,增强其对MCLR的吸附量。(3)雷竹叶生物炭对MCLR的吸附行为机制探讨。基于吸附动力学和吸附模型的拟合对比发现雷竹叶生物炭对MCLR的吸附行为机制与其制备条件有关。升温速率和热解温度下所生成的雷竹叶生物炭对MCLR的吸附以分配作用为主,吸附动力学符合准一级反应方程式(R2为0.989~0.990),高升温速率和热解温度下生成的雷竹叶生物炭对MCLR的吸附以表面吸附为主,准二级吸附动力学能很好的描述其吸附过程(R2为0.985),且MCLR在雷竹叶生物炭上的吸附能够很好的用Freundlich模型来进行描述(R2为0.980~0.998)。