生物炭制備及其在污染環境修復中的應用

楊 潔, 劉 芳, 袁宗勝

(1.閩江學院地理與海洋學院/福州海洋研究院,福建 福州 350108;2.福州大學環境與安全工程學院,福建 福州 350108;3.福建農林大學生命科學學院,福建 福州 350002)

生物炭是在限氧條件下生物質熱降解形成的富碳產物[1],具有固碳減排、與農林業互相融合、緩解環境污染等優點[2],在減緩全球變暖、改良土壤、提高作物產量和碳儲量等方面發揮重要的作用[3]。生物質炭化技術在緩解環境問題上已被廣泛認可[4]。近年來,生物炭在環境修復中的應用日益廣泛,如吸附土壤有機污染物、吸附重金屬、改善水體富營養化及吸附水體中的有機污染物等[5]。

生物炭來源廣、成本低,其主要原材料包括農林生產廢棄物、禽畜糞便和骨骼、污泥和固體垃圾等[6]。生物炭的性質主要取決于原料和制備溫度[7],生物炭收率取決于生物質的物化組成及制備條件,如溫度、升溫速率、持續時間和制備方法等[8]。升溫速率、溫度和生物質粒徑等條件在固相重排過程中對生物炭的結構演變起關鍵作用[9]。生物炭的應用領域及去除污染物的有效性與其性質密切相關,而生物炭的性質又與其原料和制備條件有關,如具有微孔結構、活性表面官能團、高pH值和陽離子交換能力的生物炭被優先用于重金屬的固定[10]。因此,本文闡述了生物炭的制備技術及其在污染環境修復中的應用,并提出當前存在的問題與展望,為進一步了解生物炭特性提供參考。

1 生物炭的主要制備技術

目前在污染環境修復中應用較為廣泛的生物炭制備技術主要有熱解和水熱碳化[11]。……