生物质炭(biochar)的特殊结构性质使其具有众多环境效益,它在污染水体修复中的应用受到越来越多的关注。作为一种低成本的吸附剂,生物质炭可以吸附多种环境污染物,包括重金属、有机污染物等。本研究在综述生物质炭的基本性质、制备方法及用途的基础上,制备了几种生物质炭并进行改性,系统研究了改性生物质炭对水体中低浓度硝态氮的吸附性能,探究其吸附动力学、热力学、影响吸附的因素等,并开展了改性生物质炭应用于太湖水体治理的研究。主要研究结论如下:(1)用氯化铁对生物质炭进行改性,能显著提高生物质炭对低浓度硝态氮的吸附能力,对硝态氮的吸附量提高了 3.72倍。综合成本与吸附性能考虑,研究得到的最佳改性铁炭质量比为0.6。同时研究了不同粒径对于生物质炭吸附低浓度硝态氮的影响,研究结果表明对于粒径小于1 mm的生物质炭,其粒径大小对吸附溶液中低浓度硝态氮的能力没有显著影响。(2)为了解决人工湿地水生植物不及时收割而造成二次污染的问题,利用水生植物制备改性生物质炭,为其资源化利用提供一种新的途径。选取三种常见水生植物制备成生物质炭并进行改性。与改性竹炭一起,研究改性生物质炭对低浓度硝态氮的吸附容量、吸附机理和吸附影响因素。研究发现改性生物质炭对低浓度硝态氮的吸附均符合准二级动力学方程和Langmuir模型,这表明改性生物质炭对硝态氮的吸附为均一的单分子层化学吸附,以离子间交换作用为主。(3)通过对改性生物质炭的表征发现,铁改性能使生物质炭内的铁含量增加到0.92%～1.75%,改性后大量Fe3+负载在生物质炭颗粒表面,与生物质炭形成Fe-O基团,增加了生物质炭的比表面积与吸附位点,从而提高了其对硝态氮的吸附性能。(4)将吸附性能较好的改性生物质炭应用于太湖水体治理,实验发现改性生物质炭能明显吸附水体中各种形态氮素,对硝态氮的去除率达到了 48.9%,氨氮去除率达到了 50.9%,总氮去除率为33.9%。除此之外,改性生物质炭还会明显抑制水体中浮游藻类的生长。因此,改性生物质炭在自然水体修复方面具有巨大的应用潜力。