重金属离子是优先控制的高毒性水污染物之一,关于其净化方法、原理和材料的研究一直是化学、材料科学及环境科学等多学领域的研究热点,其中开发高效去除水中重金属离子的新吸附材料备受学者关注。因此,本论文选择MnFeO_x、CuFe₂O₄和CoFe₂O₄作磁性改性剂,以工业产玉米芯生物炭为载体,研究制备几种磁性生物炭基复合材料,优化确定制备工艺条件,采用XRD、SEM、EDS、VSM、FTIR、XPS和pH漂移实验等方法对制备材料进行了系统的表征;以Pb（NO₃）₂为重金属离子的模型污染物,从吸附动力学、吸附热力学和典型因素影响的角度详细研究了所制备的磁性复合材料对Pb（Ⅱ）的吸附去除性能,并利用多种现代仪器分析手段探讨了Pb（Ⅱ）的吸附机理。研究取得的主要结果如下:（1）利用两步浸渍-草酸盐热解法得到了负载铁锰氧化物的磁性玉米芯生物炭（MnFeO_x@CCBC）、负载CuFe₂O₄的磁性玉米芯生物炭（CuFe₂O₄@CCBC）和负载CoFe₂O₄的磁性玉米芯生物炭（CoFe₂O₄@CCBC）。在CCBC表面分别形成了均匀稳定的MnFeO_x、CuFe₂O₄和CoFe₂O₄涂层。（2）MnFeO_x@CCBC的表面涂层是由MnFe₂O₄、无定型δ-MnO2或水合氧化锰组成的。MnFeO_x@CCBC样品的pH_ZPC为6.0,比表面积为4 m²·g^-1。对MnFeO_x@CCBC和CCBC吸附Pb（Ⅱ）的行为和机理进行了研究,结果表明:1)在pH=5.0、Pb（Ⅱ）浓度为200 mg·L^-1及30℃条件下,Pb（Ⅱ）在MnFeO_x@CCBC上的吸附速率和吸附量都明显高于CCBC,吸附过程符合动力学准二级方程;与CCBC相比,MnFeO_x@CCBC吸附Pb（Ⅱ）的准二级速率常数增大了2.3倍,平衡吸附量增大了5.95倍。2)MnFeO_x@CCBC和CCBC对Pb（Ⅱ）的吸附符合朗格缪尔吸附模型,吸附过程呈单层均匀吸附,30℃及pH=5.0条件下最大吸附量分别为99.60和15.66 mg·g^-1,随温度的升高而略有增加,对Pb（Ⅱ）的吸附过程是熵驱动和吸热的。3)MnFeO_x@CCBC的主要吸附位是Mn—OH,吸附发生时主要是Pb（Ⅱ）置换Mn—OH中H⁺,进而形成内层表面络合物。（3）CuFe₂O₄@CCBC表面的CuFe₂O₄具有面心立方结构。对CuFe₂O₄负载量为5%的复合材料（CuFe₂O₄@CCBC（5%））进行了的表征与吸附行为研究,结果表明:1)其饱和磁化强度为5.75 emu·g^-1,比表面积为75 m²·g^-1,pH_ZPC为7.0。2)Pb（Ⅱ）在CuFe₂O₄@CCBC（5%）上的吸附反应也可很好地用准二级动力学方程和Langmuir模型模拟,模拟处理结果显示,在30℃下其准二级速率常数和最大吸附量分别为7.68×10^-3g·mg^-1·min^-1和132.10 mg·g^-1,明显大于未改性的CCBC(4.38×10^-33 g·mg^-1·min^-1,11.66mg·g^-1)。3)CuFe₂O₄@CCBC去除Pb（Ⅱ）的吸附反应是吸热和熵驱动的过程。4)CuFe₂O₄涂层导致复合材料的比表面积和官能团（M-OH和-COOH）均增加,从而提高了对Pb（Ⅱ）的吸附能力,主要的吸附机理是离子交换和内层表面络合机制的协同作用。（4）CoFe₂O₄@CCBC表面的CoFe₂O₄具有尖晶石结构。对CoFe₂O₄负载量为5%的复合材料（CoFe₂O₄@CCBC（5%））进行详细的表征与吸附行为研究,结果表明:1)其颗粒尺寸为10?50μm、比表面积为93 m²·g^-1、总孔容为0.11 cm³·g^-1、平均孔径为2.09 nm、pH_ZPC=6.4。2)饱和磁化强度为7.48 emu·g^-1,说明其具有良好的磁分离性能。3)关于动力学行为,在pH=5.0和30℃条件下,CoFe₂O₄@CCBC（5%）对Pb（Ⅱ）的吸附符合准二级动力学方程,其吸附速率常数为7.27×10^-33 g·mg^-1·min^-1,理论平衡吸附量为124.84 mg·g^-1。4)关于吸附的热力学行为,CoFe₂O₄@CCBC（5%）对Pb（Ⅱ）的吸附遵循朗格缪尔吸附模型,具有单层均匀化学吸附特征,饱和吸附量为127.55mg·g^-1,且饱和吸附量随温度的升高而增加。5)Pb（Ⅱ）在CoFe₂O₄@CCBC上的吸附过程是吸热、熵驱动的过程。6)机理分析表明,CoFe₂O₄@CCBC的表面Co（Ⅱ）-OH和羧基等含氧官能团是Pb（Ⅱ）的主要吸附位,Co（Ⅱ）-OH或-COOH中的H⁺与Pb（Ⅱ）发生离子交换,进而形成内层表面络合物。上述研究结果表明,所制备的磁性MnFeO_x@CCBC、CuFe₂O₄@CCBC和CoFe₂O₄@CCBC均可作为有效的、环境友好的重金属处理吸附剂,具有潜在的应用价值。