人类活动如矿产的开采与加工、施肥、废水灌溉等加剧了重金属如镉、铜等进入水体、土壤环境的速度,已超出了环境的承受能力,引发了一系列的生态环境问题。重金属污染具有广泛性、隐蔽性、持久性、易富积、难降解等特点,可对生态系统结构和功能产生负效应,并能够通过食物链在动植物体内积累,危害生物和人类的健康。因此,如何降低减轻水体环境中重金属（如铜、镉）的危害,已成为当前的研究热点和难点。吸附法是较为方便实用的水体中污染物去除方法,其核心是高吸附性能、高去除效率的吸附材料的筛选。锰氧化物/碳基复合材料因其吸附性能优越和易分离再生等优点而受到广泛的关注。本研究在深入了解生物炭碳基功能材料对重金属铜、镉吸附机制基础上,探讨了固定床对重金属铜、镉的去除效率和影响因素,进一步揭示了生物炭-纳米二氧化锰复合材料去除水体中重金属铜、镉的本质,主要研究结果如下:1.采用浸渍沉淀法,成功制备出新型有效的低成本吸附材料-生物炭-纳米二氧化锰复合材料,其具有独特的纳米结构,对铜、镉离子的吸附过程符合伪二级动力学模型。与生物炭和纳米二氧化锰相比,生物炭-纳米二氧化锰对铜、镉离子吸附容量为142.02mg/g和152.1 mg/g,比生物炭和纳米二氧化锰的最大吸附容量分别提高了402%、71%和460%、70.7%。随着体系的pH升高,生物炭-纳米二氧化锰复合材料对铜、镉离子的吸附能力增强,而体系的离子强度变化对其吸附能力的影响较小。生物炭-纳米二氧化锰复合材料吸附铜、镉离子的主要机制为其表面含氧的基团（如COO-和-OH）与铜或镉离子发生络合沉淀作用;离子交换和静电吸引作用也是其吸附铜、镉离子的机制。2.以生物炭-纳米二氧化锰复合材料为固定床的填料,进行了重金属离子连续动态吸附试验。生物炭-纳米二氧化锰复合材料对铜、镉的吸附效率要远高于生物炭,降低进水流速时可以延长生物炭-纳米二氧化锰复合材料吸附铜、镉的穿透时间和耗竭时间;而增加固定床高度可使吸附达到饱和所需时间增加。Thomas模型能够很好的用于生物炭-纳米二氧化锰复合材料固定床对铜、镉的动态吸附过程的描述。其模型拟合参数可以提供生物炭-纳米二氧化锰复合材料的处理含铜、镉离子废水工业化应用中的出水浓度、最大吸附量参数。生物炭-纳米二氧化锰复合材料固定床吸附过程的最佳选择条件是低浓度进水、低流速和提高填料层高度。3.生物炭-纳米二氧化锰复合材料固定床对模拟电镀厂废水中的铜、镉重金属离子均有较好的去除效果,在单位时间内,进水中铜离子和镉离子浓度越大,固定床去除效率越低;在进水时间2 h,固定床对含20mg/L铜离子和镉离子废水的除效率最大,去除率分别为50%和60%。二价金属离子Ca²⁺和Mg²⁺对生物炭-纳米二氧化锰复合材料固定床去除铜和镉重金属离子效率的影响要明显高于一价金属离子K⁺,且Mg²⁺的影响比Ca²⁺还要大,随着影响离子浓度的增大,抑制作用越大。不同酸度对生物炭-纳米二氧化锰复合材料固定床去除铜和镉离子效果存在明显影响;在相同铜、镉离子浓度下,固定床对铜、镉的去除效率随着pH的增加而增加,在pH为6,对重金属离子的去除效果最好。