木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程-編制說(shuō)明

一、項(xiàng)目來(lái)源根據(jù)《廣西標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)關(guān)于下達(dá)2021年第三十四批團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂項(xiàng)目計(jì)劃的通知》(桂標(biāo)協(xié)[2021]92號(hào))文件精神，由廣西大學(xué)提出，廣西大學(xué)、廣西博世科環(huán)?？萍脊煞萦邢薰竟餐鸩莸膱F(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》。二、項(xiàng)目背景及目的意義由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式粗放，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局不合理，污染物排放總量居高不下，部分地區(qū)土壤、水體污染嚴(yán)重，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)人口的急劇增加，各種有毒有害重金屬元素通過(guò)多種途徑進(jìn)入農(nóng)田土壤、江、河，造成各種有毒有害重金屬元素富集，使得各地相繼出現(xiàn)了嚴(yán)重的重金屬污染事件，而且重金屬污染問(wèn)題日益凸顯，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。我國(guó)部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問(wèn)題突出，根據(jù)《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，全國(guó)土壤總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%，耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率分別為19.4%。據(jù)不完全調(diào)查，全國(guó)受污染的耕地約有1.5億畝，污水灌溉污染耕地3250萬(wàn)畝，固體廢棄物堆存占地和毀田200萬(wàn)畝，合計(jì)約占耕地總面積的1/10以上，其中多數(shù)集中在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)。嚴(yán)重的土壤污染造成巨大危害。據(jù)估算，全國(guó)每年因重金屬污染的糧食達(dá)1200萬(wàn)噸，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)200億元。在我國(guó)有大量的廢水不經(jīng)處理便排放到水體中，使得水中的懸浮物、有機(jī)物和重金屬超標(biāo)。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：我國(guó)江河湖庫(kù)底質(zhì)的污染率高達(dá)80.1%。黃河、淮河、松花江等十大流域重金屬超標(biāo)斷面的污染成都均超Ⅴ類。我國(guó)的七大水系中，長(zhǎng)江水系鎘污染情況僅次于COD、BOD以及汞污染；黃河水系總鎘含量超標(biāo)的斷面達(dá)到16.7%。由于一般重金屬微量即可產(chǎn)生顯著毒性效應(yīng)，不能被微生物降解，且被生物體攝取后能在較高級(jí)的生物體內(nèi)成千百倍地富集起來(lái)，并與生物高分子(如蛋白質(zhì)、酶等)發(fā)生強(qiáng)烈相互作用而使它們失去活性，也可積累在某些器官中造成累積性中毒，是一類對(duì)人類危害極大的污染物。由于重金屬不能被微生物降解，對(duì)環(huán)境介質(zhì)的污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和累積性等特點(diǎn)，至今尚未找到普適有效的治理方法。目前，采用的修復(fù)和治理的方法有：1、物理法，包括膜分離法（RO反滲透）、吸附法、溶劑萃取法、離子交換法、蒸發(fā)濃縮法等；2、化學(xué)法，包括化學(xué)沉淀法、電化學(xué)法；3、生物法，包括生物修復(fù)法、生物絮凝法、生物吸附法。其中吸附法是公認(rèn)的操作簡(jiǎn)單，成本低的方法。其具有高比表面積、強(qiáng)吸附性、高活性，又具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗團(tuán)聚的廢水吸附、土壤修復(fù)材料，是治理污染的關(guān)鍵。用于重金屬處理的吸附材料按來(lái)源可分為天然吸附材料、合成吸附材料和生物吸附材料等幾種類型。按化學(xué)成分，天然吸附材料可分為天然無(wú)機(jī)吸附材料和天然有機(jī)吸附劑兩種類型。此外，還有為克服天然吸附材料本身的缺陷，提高吸附性能，對(duì)天然吸附材料進(jìn)行改性的改性天然吸附材料。天然無(wú)機(jī)吸附材料主要為天然礦物及經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工處理的產(chǎn)物。應(yīng)用于重金屬吸附的主要有坡縷石、海泡石、蛭石、黏土礦物、沸石、高嶺土、膨潤(rùn)土、凹凸棒石和硅藻土等。天然有機(jī)吸附材料主要是農(nóng)林業(yè)副產(chǎn)物及其加工過(guò)程產(chǎn)生的廢棄物，主要有木纖維、玉米桿、稻殼、木屑、樹皮和殼聚糖等。雖然來(lái)源廣泛、易得、價(jià)廉且無(wú)毒，但由于本身結(jié)構(gòu)上的局限和缺陷，一般對(duì)重金屬離子的吸附容量較小，吸附效率低，選擇性差，再生困難，易產(chǎn)生大量含重金屬的廢棄物而造成二次污染。因此通過(guò)對(duì)天然吸附材料的改性，克服了缺陷，提高了吸附性能，得到了較好的發(fā)展。木質(zhì)纖維是地球上豐富的可再生資源，我國(guó)每年60%以上的木質(zhì)纖維基材成為農(nóng)林廢棄物，隨意堆放或焚燒，不僅造成資源浪費(fèi)，而且?guī)?lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染。木質(zhì)纖維基通過(guò)改性不僅可用于重金屬?gòu)U水治理，還可用于制作有機(jī)鈍化劑用于重金屬污染土壤治理。由于土壤中的重金屬多為過(guò)渡元素，它們的化合價(jià)易隨農(nóng)田土壤pH、Eh等環(huán)境條件的變化而變化。重金屬形態(tài)不同，其穩(wěn)定性和生物有效性也存在較大的差異，因此針對(duì)不同的重金屬所采用的鈍化材料有一定的差異性。目前應(yīng)用于固化/穩(wěn)定化的改良劑研究較多，據(jù)研究結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯示，可以有效地固化/穩(wěn)定化土壤重金屬、減少植物對(duì)重金屬積累作用的材料有石灰、磷灰石、沸石、鐵錳氧化物、硅酸鹽、海泡石、赤泥、骨炭、堆肥、鋼渣、蒙脫石、凹凸棒石和蛭石等。另外，多種金屬氧化物、黏土礦物、有機(jī)質(zhì)、高分子聚合物、生物材料也被廣泛作為改良劑材料使用。廣西地區(qū)因其地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在纖維基鈍化材料用于修復(fù)重金屬污染土壤的研究具備資源優(yōu)勢(shì)，如針對(duì)鎘污染土壤鈍化材料，廣西地區(qū)具有的優(yōu)勢(shì)原材料有蠶沙、膨潤(rùn)土、高嶺土、赤泥、蔗渣、鉀長(zhǎng)石、沸石；針對(duì)鉻污染土壤鈍化，廣西地區(qū)的優(yōu)勢(shì)原材料有鉀長(zhǎng)石、沸石、蔗渣生物質(zhì)炭、膨潤(rùn)土、泥炭等五種原材料，研究表明，以上材料作改性處理后對(duì)鉻的鈍化修復(fù)效率越高、作用越穩(wěn)定。廣西的木質(zhì)纖維資源豐富，是世界10大產(chǎn)糖區(qū)之一，根據(jù)2019年度統(tǒng)計(jì)年鑒，廣西自治區(qū)年產(chǎn)農(nóng)業(yè)秸稈總量約4598.6萬(wàn)噸，主要來(lái)源于甘蔗、水稻、玉米、蔬菜、水果、薯類及木薯等農(nóng)作物，其中以甘蔗、水稻秸稈量占比率較高。甘蔗種植面積900萬(wàn)畝左右，以甘蔗為材料發(fā)展的制糖產(chǎn)業(yè)是廣西經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，蔗渣產(chǎn)量高達(dá)1700多噸，蔗渣可進(jìn)行改性，配合鐵類和鋁（錳）氧化物等鈍化劑等聯(lián)合使用，不僅能高效鈍化修復(fù)砷污染的土壤，還能減少每年因燃燒大量秸稈帶來(lái)的大氣問(wèn)題。木質(zhì)纖維孔隙率高、活性位點(diǎn)多，具有制備高性能重金屬吸附材料的加工屬性和改性潛力。但是傳統(tǒng)的木質(zhì)纖維基吸附材料主要存在以下問(wèn)題：（1）難實(shí)現(xiàn)低濃度多重金屬離子的同步高效去除；（2）木質(zhì)纖維的常規(guī)非均相改性方法存在反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率低；（3）功能基團(tuán)總密度低；（4）各吸附位點(diǎn)不均衡；（5）生產(chǎn)過(guò)程步驟多、改性成本高等弊端，極大限制了木質(zhì)纖維材料在重金屬污染治理領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。因此，通過(guò)制訂團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》，以標(biāo)準(zhǔn)化為抓手，采用優(yōu)勢(shì)木質(zhì)纖維為原料，研究新型木質(zhì)纖維改性方法、生產(chǎn)綠色高效重金屬污染治理材料，配套技術(shù)裝備，將綠色修復(fù)理念應(yīng)用于重金屬污染防治工程實(shí)踐已迫在眉睫。三、項(xiàng)目編制過(guò)程（一）成立標(biāo)準(zhǔn)編制工作組團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》項(xiàng)目任務(wù)下達(dá)后，廣西大學(xué)成立了標(biāo)準(zhǔn)編制工作組，起草單位制定了起草編寫方案與進(jìn)度安排，明確任務(wù)職責(zé)，確定工作技術(shù)路線，開展標(biāo)準(zhǔn)研制工作。具體標(biāo)準(zhǔn)編制工作由廣西大學(xué)、廣西博世科環(huán)?？萍脊煞萦邢薰镜绕鸩輪挝唤M成標(biāo)準(zhǔn)編制工作組。編制工作組下設(shè)三個(gè)組，分別是資料收集組、草案編寫組、標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施組。資料收集組負(fù)責(zé)國(guó)內(nèi)外有關(guān)木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)的文獻(xiàn)資料的查詢、收集和整理工作，查閱前人對(duì)木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)的研究情況和目前科學(xué)界對(duì)木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)的研究進(jìn)展。草案編寫組負(fù)責(zé)起草標(biāo)準(zhǔn)草案、征求意見(jiàn)稿和標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明、送審稿及編制說(shuō)明的編寫工作，包括后期召開征求意見(jiàn)會(huì)、網(wǎng)上征求意見(jiàn)，以及標(biāo)準(zhǔn)的不斷修改和完善。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施組負(fù)責(zé)《木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，組織相關(guān)企業(yè)開展標(biāo)準(zhǔn)宣貫培訓(xùn)會(huì)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)解讀，讓相關(guān)人員了解標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)等進(jìn)行規(guī)范化操作，為切實(shí)保障我區(qū)環(huán)境安全，提高土壤環(huán)境質(zhì)量，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施情況進(jìn)行總結(jié)分析，不斷對(duì)標(biāo)準(zhǔn)提出修正意見(jiàn)。（二）收集整理文獻(xiàn)資料標(biāo)準(zhǔn)編制工作組收集了國(guó)內(nèi)有關(guān)重金屬污染治理材料相關(guān)文獻(xiàn)資料。主要有：《DB45/T2144-2020工業(yè)企業(yè)重金屬污染地塊修復(fù)技術(shù)規(guī)范》《重金屬吸附材料的研究進(jìn)展》（三）研討確定標(biāo)準(zhǔn)主體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)編制工作組在對(duì)收集的資料進(jìn)行整理研究之后，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組召開了標(biāo)準(zhǔn)編制會(huì)議，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的整體框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵性內(nèi)容進(jìn)行了初步探討。經(jīng)過(guò)研究，標(biāo)準(zhǔn)的主體內(nèi)容木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)的術(shù)語(yǔ)和定義、生產(chǎn)工藝。（四）調(diào)研、形成征求意見(jiàn)稿廣西大學(xué)牽頭組織實(shí)施“木質(zhì)纖維功能改性應(yīng)用于重金屬污染綠色修復(fù)”項(xiàng)目，研究解決了多吸附位點(diǎn)型木質(zhì)纖維基多重金屬離子吸附材料制備過(guò)程中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率低，以及功能基團(tuán)總密度低、各吸附位點(diǎn)不均衡的問(wèn)題，開發(fā)了高效吸附效果的木質(zhì)纖維基多重金屬離子吸附材料，攻克了低濃度多重金屬離子難以同步綠色修復(fù)的難題。項(xiàng)目成果在河北、湖南、廣西、福建、云南等省份的60多個(gè)重金屬污染礦區(qū)、流域修復(fù)等工程項(xiàng)目中應(yīng)用，累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益超15億元，近3年效益超9億元。在此基礎(chǔ)上還在國(guó)內(nèi)外核心期刊發(fā)表了《Cellulose-basedamphotericadsorbentforthecompleteremovaloflow-levelheavymetalionsviaaspecializationandcooperationmechanism》、《Multipleactivesitescellulose-basedadsorbentfortheremovaloflow-levelCu(II),Pb(II)andCr(VI)viamultiplecooperativemechanisms》、《Structuraldesignofacellulose-basedhyperbranchedadsorbentfortherapidandcompleteremovalofCr(VI)fromwater》等100余篇。并申請(qǐng)發(fā)明專利：《改性造紙污泥土壤重金屬鈍化劑的制備方法》《一種海綿狀膨潤(rùn)土基復(fù)合吸附材料及其制備方法》等60件。參與制定廣西地方標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)企業(yè)重金屬污染地塊修復(fù)技術(shù)規(guī)范》《農(nóng)田土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)規(guī)范》。為標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了技術(shù)支持。2021年10月，在前期工作的基礎(chǔ)之上，通過(guò)理清邏輯脈絡(luò)，整合已有的參考資料中有關(guān)木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)的技術(shù)要求，并結(jié)合實(shí)際要求的基礎(chǔ)上，按照簡(jiǎn)化、統(tǒng)一等原則編制完成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》（草案）。2021年11月，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組再次深入有代表性企業(yè)針對(duì)木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)情況進(jìn)行分組實(shí)地調(diào)研學(xué)習(xí)。通過(guò)實(shí)地調(diào)研，掌握各地方關(guān)于木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)的具體要求。并實(shí)際征求意見(jiàn)，通過(guò)收集反饋了大量意見(jiàn)，標(biāo)準(zhǔn)編制工作組多次召開會(huì)議，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了反復(fù)修改和研究討論。最終形成了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》（征求意見(jiàn)稿）和（征求意見(jiàn)稿）編制說(shuō)明。四、標(biāo)準(zhǔn)制定原則1、實(shí)用性原則本標(biāo)準(zhǔn)是在充分收集相關(guān)資料和文獻(xiàn)，分析木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)當(dāng)前現(xiàn)狀，在現(xiàn)有國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合廣西大學(xué)等科研院所和相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)多年的木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)而總結(jié)起草的。符合當(dāng)前木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的方向與市場(chǎng)需求，有利于行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，有利于切實(shí)保障我區(qū)環(huán)境安全，提高土壤環(huán)境質(zhì)量，對(duì)推動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性。2、協(xié)調(diào)性原則本標(biāo)準(zhǔn)編寫過(guò)程中注意了與木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程相關(guān)法律法規(guī)的協(xié)調(diào)問(wèn)題，在內(nèi)容上與現(xiàn)行法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。3、規(guī)范性原則本標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求和規(guī)定編寫本標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，保證標(biāo)準(zhǔn)的編寫質(zhì)量。4、前瞻性原則本標(biāo)準(zhǔn)在兼顧當(dāng)前木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)實(shí)情況的同時(shí)，還考慮到了環(huán)保產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的趨勢(shì)和需要，在標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)了個(gè)別特色性、前瞻性和先進(jìn)性條款，作為對(duì)木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料發(fā)展的指導(dǎo)。五、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容及依據(jù)來(lái)源團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》主要章節(jié)內(nèi)容包括：術(shù)語(yǔ)和定義、生產(chǎn)工藝。其中術(shù)語(yǔ)和定義，規(guī)定了木質(zhì)纖維原料是以含有豐富木質(zhì)素、纖維素的農(nóng)林廢棄物原料，如谷殼、蔗渣、秸稈、木屑等。木質(zhì)纖維基材料是自然界中最為豐富的高分子資源，具有來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、環(huán)境友好等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)接枝共聚方法，制備出木質(zhì)纖維基吸附材料。重金屬捕捉劑是一種能在常溫和較寬的pH值范圍內(nèi)，與廢水中的各種重金屬離子進(jìn)行強(qiáng)力螯合化學(xué)反應(yīng)，并在短時(shí)間內(nèi)迅速生成不溶性、低含水量、容易過(guò)濾去除的絮狀沉淀，從而去除污水中重金屬離子的化學(xué)試劑。這里特指的是多胺類重金屬離子捕捉劑（專利號(hào)：ZL201210568784.9）。生產(chǎn)工藝包括工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備、工藝要求。工藝流程主要依據(jù)生產(chǎn)木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料各過(guò)程操作進(jìn)行確定。如圖1所示。圖1工藝流程示意圖設(shè)備主要依據(jù)生產(chǎn)實(shí)際以及實(shí)地調(diào)研確定，明確了應(yīng)具有烘干機(jī)、粉碎機(jī)、間熱式炭化爐、攪拌罐、混合皮帶輸送機(jī)、螺旋絞刀秤、盤式攪拌機(jī)、臥式雙鏈破碎機(jī)、振動(dòng)篩、立式鏈破機(jī)、轉(zhuǎn)筒烘干機(jī)、包裝系統(tǒng)、熱風(fēng)爐、除塵系統(tǒng)等。木質(zhì)纖維基重金屬污染治理材料生產(chǎn)包括4個(gè)工藝：生物炭制備工藝、木質(zhì)纖維基吸附材料制備工藝、重金屬捕捉劑制備工藝和復(fù)混加工工藝。生物炭制備工藝包括木質(zhì)纖維原料干化、破碎和炭化。木質(zhì)纖維原料在采購(gòu)、轉(zhuǎn)運(yùn)、貯存過(guò)程中會(huì)吸附空氣中的水分，導(dǎo)致各類型材料含水量不同，為保證粉碎、炭化過(guò)程中因含水量不均影響了粉碎和炭化效果。生物炭的材料特性與原材料的類型密切相關(guān)，生物炭產(chǎn)量與原料中固定碳含量呈正相關(guān)。由于谷殼、蔗渣、秸稈、木屑等木質(zhì)纖維原料粒徑大小不一，根據(jù)工藝設(shè)備參數(shù)要求，提高后續(xù)炭化工藝生物炭產(chǎn)率。破碎至粒徑5.0mm～10.0mm，以方便后續(xù)木質(zhì)纖維原料的炭化。生物炭比表面積是衡量生物炭性能的重要參數(shù)之一，是其與目標(biāo)物質(zhì)反應(yīng)的場(chǎng)所，因此其可以決定生物炭的吸附能力以及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。處理后的木質(zhì)纖維原料在高度缺氧或絕氧條件下通過(guò)高溫裂解后生成富碳固體產(chǎn)物，其具有特殊的孔隙結(jié)構(gòu)、強(qiáng)高度芳香化、較大的比表面積和較強(qiáng)的陽(yáng)離子交換能力。谷殼、蔗渣、秸稈、木屑等農(nóng)林廢棄物包含不同量的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和無(wú)機(jī)灰分，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的熱分解溫度分別為340℃、240℃和370℃。因此溫度設(shè)定在300℃-500℃條件下高溫?zé)峤狻Ｄ举|(zhì)纖維原料的熱解過(guò)程可分為失水階段、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素?zé)峤怆A段和炭化階段。在200℃前隨著溫度升高，原料處于吸熱失水階段。在200℃-400℃區(qū)間是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素?zé)岱纸怆A段，是熱失重的主要階段。在此階段木質(zhì)素可發(fā)生脫水反應(yīng)，部分羥基，羰基和醚鍵等官能團(tuán)中化學(xué)鍵斷裂，生成小分子化合物，或隨著熱解溫度升高，發(fā)生如交聯(lián)、環(huán)化和芳構(gòu)化等熱縮聚反應(yīng)，進(jìn)一步形成多環(huán)芳香化結(jié)構(gòu)。在熱解溫度<500℃下熱解產(chǎn)生的生物炭，其溶解有機(jī)碳和含氧官能團(tuán)的含量較高，孔隙率和C/N比較低，更適合于去除重金屬（Pb2+、Cd2+、Cu2+等）。生物炭主要是通過(guò)離子交換、表面絡(luò)合、沉淀等相互作用去除無(wú)機(jī)污染物，有研究表明，生物炭去除重金屬主要是通過(guò)離子交換和生物炭官能團(tuán)（如-OH、-COOH、R-OH）與重金屬離子之間的絡(luò)合作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。木質(zhì)纖維基吸附材料制備工藝包括干化、破碎和改性。木質(zhì)纖維基吸附材料制備主要采用谷殼、秸稈等木質(zhì)纖維原料作為原材料，將原材料在自然風(fēng)干或采用設(shè)備烘干至含水率<5%，并破碎至粒徑0.1mm～1.0mm，以方便后續(xù)木質(zhì)纖維原料與改性溶液充分反應(yīng)。破碎后的木質(zhì)纖維原料通過(guò)與二硫化碳（CS2）、乙二胺四乙酸（EDTA）等溶液混合攪拌，充分利用木質(zhì)纖維基材料的空腔結(jié)構(gòu)，在木質(zhì)纖維材料上接枝、負(fù)載新的官能團(tuán)（-S、-COOH），增加木質(zhì)纖維基材料的吸附位點(diǎn)，提高材料吸附性能。改性后的木質(zhì)纖維基材料經(jīng)160～200目濾網(wǎng)過(guò)濾，將木質(zhì)纖維基吸附材料從改性溶液中分離出來(lái)。復(fù)混加工工藝可將生物炭、木質(zhì)纖維基吸附材料與重金屬捕捉劑按質(zhì)量比為65%～75%：20%～30%：5%的混合比例充分?jǐn)嚢杌旌?。重金屬捕捉劑是以多胺為原料，通過(guò)與二硫化碳反應(yīng)引入二硫代氨基羧酸結(jié)構(gòu)，原料易得、合成工藝條件簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)條件溫和、節(jié)約能源、節(jié)約成本，該產(chǎn)品對(duì)重金屬離子廢水的實(shí)際處理效果良好，具有很強(qiáng)的重金屬離子捕捉能力，沉降速度快，而且處理過(guò)程中所形成的重金屬離子整合物化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)造成二次污染。由于土壤中的重金屬多為過(guò)渡元素，它們的化合價(jià)易隨農(nóng)田土壤pH、Eh等環(huán)