小麦秸秆生物炭研究现状综述
72２０１７年第１０期农业科技
近年来，水环境不断恶化，富集在水体中大量的氮和磷等元素易导致水体富营养化，并使水体溶解氧量下降，最终引起水质恶化以及鱼类或其他生物大量死亡。生物炭不仅仅被广泛的应用于水体中污染物的去除，而且用作催化剂及其载体。但由于其生产成本高，导致其价格很高。活性炭或生物炭常被当作吸附剂用于水体污染物的去除，并且是吸附法中较经济的处理技术，尤其是对低浓度的污染物。
随着我国农业生产活动的发展，产生了大量的小麦
秸秆。其中除少部分用于还田、造纸和饲喂牲畜等外，
其它大部分直接烧掉，这样做既浪费资源，又污染环境。当前小麦秸秆多用于农业还田、农业饲料、秸秆能源、
秸秆基质以及秸秆环保型餐具等方面。
但同时很多研究正在关注低成本原材料来制备生物炭，有研究表明任何碳含量高和无机物含量低的原材料皆可利用。而小麦秸秆碳元素含量很高（43.06％），热裂解作物秸秆所产生的秸秆炭具有较发达的孔隙结构、大的比表面积和较强的吸附能力以及含有生物成长所需的各种矿物质。因此可用作制备活性炭或生物炭的原材料。
1.小麦秸秆生物炭的制备及表征
生物炭是指生物质在低于700℃高温情况下于限氧条件中热解所得的富碳产物，该产物具有较大的比表面积
及较多的孔隙结构。
近年来对小麦秸秆生物炭的研究多集中于表征及改性，常见有使用Fe、Ca、硫酸或紫外照射改性生物炭，并研究其对废水中氮、磷或重金属污染物的去除效果。
制备小麦生物炭时原材料采用农业生物质小麦秸秆，制备方法为限氧控温碳化法。
常西亮等对小麦秸秆生物炭的研究发现，在200℃、400℃、600℃温度条件下，采用限氧控温碳化法制备的
小麦秸秆生物炭的微观结构特征和表面性质呈规律性变化，碳化温度低时孔容较小，孔壁较厚，随碳化温度生高，生物炭孔隙结构增大，400℃时开始出现微孔结构，且微孔结构随碳化温度升高而增多。
2.生物炭负载微生物
近年来微生物在污水处理中被广泛应用，而应用于污水处理的微生物通常具有繁殖快、针对性强，抗逆性强、适应性强、针对性强、多样性等特点。微生物可分解污水中含氮或不含氮的有机物，且对无机污染物有转化作用。而在微生物的固定化技术中心载体处于核心地位，常用载体有有机载体、无机载体和复合载体三大类。相对于有机载体的寿命短及复合载体的制备复杂而言，无机载体具有更多的优势，而在无机载体中，例如多孔玻璃多空陶瓷具有高耗能等缺点，生物炭则具有价格便宜，易制备等优点，存在更大的应用价值。由于生物炭的巨大的比表面积和多孔隙结构，且易于制得，将更适合于做微生物载体。
在丁文川等的实验研究中发现，生物炭用作生物膜载体是具有可行性的，且在生物炭上实现挂膜所形成的
生物炭载体反应器对氨氮的去除效率远高于陶粒。杜勇
的研究论证了生物炭适用于做微生物载体。在小麦秸秆
生物炭固定化微生物方面，研究成果较少，但值得深入
研究，以获得更好的经济效益。
3.小麦秸秆生物炭的污水处理效果
生物炭由于其巨大的比表面积及丰富的孔隙结构，可以吸附污水中大量的污染物质，而被广泛应用于污水处理。在李际会的而研究中发现，经过Fe改性的小麦秸秆生物炭对废水中的氮磷都有较好的处理效果。在硫改性小麦秸秆生物炭的研究中发现，经过吸附性能实验显示,经济改性条件是70%硫酸反应24h，增加69%,吸附能力显著提高。而基于生物炭表面丰富的芳香性的C=O键，O-H键及芳
香性的C=C键，在重金属吸附实验前后，在红外光谱中都发生了明显的位置变化可得，生物炭知吸附重金属主要依赖生物炭表面的官能团和共沉淀的表面络合。因此生物炭对废水中的重金属有良好的吸附作用。
4.小麦秸秆生物炭发展展望
目前国内外研究生物炭的项目众多，但是制作生物
炭的生物质五花八门，在小麦秸秆生物炭方面研究较少，仅有个别研究将小麦秸秆生物炭作为微生物载体制备生
物炭载体反应器。但若使用小麦秸秆生物炭作为微生物
载体成本将更加低廉，将会获得更好的经济效益。
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小麦秸秆生物炭研究现状综述
范君钰 董奔 陈佳铭 杨浩 李俊琨
（南京工程学院环境工程学院，江苏 南京 211167）
摘 要：随着农业生产活动的不断发展，小麦秸秆的数量也不断在增加。与此同时，很多研究开始关注低成本原材料制备活性炭或生物炭，而小麦秸秆碳元素含量高且和无机物含量低，可用作制备活性炭或生物炭的原材料。
针对小麦秸秆生物质炭的制备、改性及其应用，本文从四个方面综述了小麦秸秆生物质炭的制备、改性及其应用研究。对文中涉及到的小麦秸秆生物质炭的制备、微生物负载改性、污水处理应用方面等基本概念做了阐述。同时，介绍了小麦秸秆生物质炭目前的研究现状，为随后的研究奠定了基础。通过本文的研究，可以优化制备过程，制备高吸附性能秸秆炭，表征分析秸秆炭的性质，系统研究其对污水的处理效果。
关键词：小麦秸秆生物质炭；负载改性；污水处理
文章编号：ISSN2096-0743/2017-10-0072
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