生活及工业污水中的氮磷处理关乎中国居民主要的公共卫生问题，更关乎生态环境百年大计。在众多脱氮除磷方法中，吸附法具有成本低、适用条件广泛、去除速度快等优势。本文针对现有固体吸附剂脱氮除磷存在的制备过程复杂及吸附容量低两大问题，从活性炭（AC）微观结构出发，构建新颖，简便，经济高效且环保的离子交换型活性炭吸附体系，并深入探讨每种吸附材料脱氮除磷性能，提出离子交换在氮磷去除中发挥的重要作用，结合多种经典吸附模型，科学探究吸附机理。为实际废水脱氮除磷提供了一种新的思路。具体研究内容如下：
　　1、利用活性炭吸附剂表面大量可调节的活性官能团，本文提出：提高活性炭脱氮除磷性能的关键不在于活性炭所具有较大的比表面积及总孔体积，即关键不在于提高孔隙吸附，而在于改性活性炭表面可调节的活性官能团，使其具有阳离子交换能力。本文以玉米芯（CC）作为碳源，一阶段使用磷酸活化法制备玉米芯活性炭（CCAC），二阶段使用NaOH浸渍，成功制备出对NH4+-N具有较高吸附性能的载钠玉米芯活性炭（Na-CCAC）。磷酸浓度决定着CCAC表面羧基等酸性官能团数量，影响着二阶段载钠处理。
　　2、离子交换过程的效率，很大程度上取决于溶液的pH值和吸附剂的零电荷点。实验表明Na-CCAC在pH值为7.0-8.0时表现出对NH4+离子的最大吸附能力。准二级动力学表明吸附90min后吸附平衡迅速达到，与孔隙吸附和静电吸引机制的次要作用相比，离子交换机制在NH4+-N的吸附中起着重要作用。Langmuir吸附等温线表明，25℃下Na-CCAC吸附NH4+-N最大吸附容量为12.674mg/g。NH4+-N吸附是自发和放热的过程。
　　3、利用活性氧化铝（γ-Al2O3）对磷酸根具有的良好选择吸附性能，结合活性炭纤维（ACF）载体作用，采用溶胶凝胶法制备负载活性氧化铝的活性炭纤维复合材料(Al-ACF)。和Na-CCAC对NH4+离子交换过程类似，Al-ACF对P和NH4+-N的最佳吸附pH分别为4、10，此条件下10mg/L的P和NH4+-N经吸附后出水浓度分别为0.03mg/L、4.28mg/L。表征和机理分析表明，ACF作为γ-Al2O3载体，可使γ-Al2O3获得高度分散，以提供更多的活性位点，这有利于提高Al-ACF脱氮除磷性能。此外γ-Al2O3与ACF之间存在协同机制，ACF将P、NH4+-N富集在Al-ACF表面，提高吸附效率。
　　4、考虑到γ-Al2O3在目标温度范围内可能向α、β、γ、η、θ等多种变体晶相转变，本文利用SEM、FT-IR、XPS对其进行表征，分析了氮磷在Al-ACF表面的吸附固定机制及γ-Al2O3晶格缺陷程度。准二级动力学模型表明P比NH4+-N在体系中可以竞争到更多的活性位点。Al-ACF脱氮除磷体系中以离子交换为主导，静电吸引和孔隙吸附也同时存在。氮磷共存实验表明，NH4+-N的存在对Al-ACF吸附P影响较小，然而P的存在明显抑制Al-ACF对NH4+-N的吸附。Al-ACF脱氮除磷符合L型（Langmuir）等温线，表明Al-ACF表面的活性位点均匀分布。吸附热力学表明，Al-ACF对P、NH4+-N的吸附是自发和吸热的过程，在吸附过程中溶液体系趋于无序。