这些年有大概15%的染料从纺织和印刷等行业排放到水生环境中,由于这些染料的无效处理,造成了严重的水污染,对生态系统和人类健康有较大威胁,染料废水的释放是水体生态环境中审美污染、富营养化的重要来源。染料废水具有有机物水量大、组成复杂、色度深、生物毒性强、难降解以及COD和BOD5浓度大等特点,是处理印染废水的重点和难点。因此,需寻求一种应用于深度处理工业染料废水的高效、低成本、绿色环保的新技术。在本研究论文中,通过改变热解的条件得到富含酚羟基等多种含氧官能团的新型高吸附性核桃壳生物炭材料;在此基础上利用KOH高温活化法对核桃壳生物炭进行活化,得到活性核桃壳生物炭;然后再用硝酸铈溶液浸渍法改性活性核桃壳生物炭并焙烧,制得铈改性核桃壳炭;最后通过一步共沉淀法得到了磁性纳米Fe3O4/MWSC复合催化剂作为类芬顿反应的复合材料。通过多种表征手段分析了磁性纳米Fe3O4/MWSC复合催化剂的孔隙结构、组成成分、微观形貌以及氧化催化活性等,实现了高效类芬顿反应催化体系的构筑。进一步探索了典型阳离子染料亚甲基蓝在此类芬顿催化体系中的吸附与降解历程,对催化降解过程中的主要作用因素以及催化剂的稳定性能进行了探讨。主要结论如下:采用高温热解法制备核桃壳生物炭的最佳制备条件为:升温速率为10℃/min,热解终温为800℃,保温时间为2 h。制得最佳生物炭的比表面积为353.4 m~2/g,其对亚甲基蓝的最大吸附量为128 mg/g;通过BET、SEM、XRD、FTIR和XPS等表征发现:核桃壳炭表面光滑,碳骨架完整且不易坍缩,整体呈片状或层状结构,孔隙结构发达,以粗微孔为主,孔系统连续且完整,富含含氧官能团,产生少量石墨微晶,有较好的吸附性能和负载功能。利用浸渍法制备了铈改性核桃壳炭,通过BET、SEM、XRD、FTIR和XPS等表征得出:Ce O2颗粒的成功负载,且均匀的负载于核桃壳炭表面,使得核桃壳炭表面积以及总孔体积显著增大;在0.01 mol/L的硝酸铈溶液浸渍得到的改性核桃壳炭材料吸附性能优于在0.02 mol/L硝酸铈浸渍下的改性核桃壳炭材料,且具有较为优秀的再生能力。吸附研究表明:在298.15 K、p H=7、c=500 mgL-1、6 h的吸附体系中,铈改性核桃壳炭对亚甲基蓝的吸附量达到339.84 mgg-1;铈核桃壳炭样品对亚甲基蓝的吸附符合拟二级动力学模型,其吸附是以多种机制相互作用的化学吸附为吸附过程的速控步;用Langmuir、Freundlich模型对等温吸附曲线进行拟合,发现其更符合Langmuir模型,并且其常数k L远大于核桃壳炭,说明铈改性能显著提高铈改性核桃壳炭的吸附效果。利用一步共沉淀法成功制备了纳米Fe3O4/MWSC催化剂,通过BET、SEM、FTIR、XRD、XPS等表征发现具有面心立方晶体结构的磁性纳米Fe3O4粒子成功负载于纳米Fe3O4/MWSC仿酶催化剂上,其中的Fe元素以Fe3+,Fe2+的形式存在,且以化学键结合的方式均匀的负载于MWSC表面,使MWSC表面积以及总孔体积显著降低;磁性纳米Fe3O4粒子最佳负载条件为:总铁盐浓度0.0325 mol/L、Fe3+:Fe2+=1.75:1、反应p H为10、反应温度70℃,此时纳米Fe3O4/MWSC仿酶催化剂对亚甲基蓝的降解去除率最佳。纳米Fe3O4/MWSC仿酶催化剂饱和磁化强度为32.33 emu/g,此材料具有很好的磁响应性,可方便高效的分离回收。以亚甲基蓝为研究对象,研究了纳米Fe3O4/MWSC催化剂的吸附性能与机理,结果表明:磁性纳米Fe3O4/MWSC复合催化剂对亚甲基蓝的吸附符合拟二级动力学模型,说明以多种机制相互作用的化学吸附为吸附过程的速控步,其更符合Langmuir模型,其吸附过程受多种因素影响。在亚甲基蓝初始浓度为120 mg/L,p H为7,温度为25℃条件下饱和吸附量为108.20 mg/g。说明催化剂对亚甲基蓝有较好的亲和性。最后以亚甲基蓝模拟印染废水为降解对象,研究了纳米Fe3O4/MWSC复合催化剂的催化性能,测试了影响其降解过程的主要因素及其重复使用性能,结果表明:纳米Fe3O4/MWSC复合催化剂催化降解亚甲基蓝的最佳条件为:初始p H为3.0,初始H2O2浓度为30 mmol/L,纳米Fe3O4/MWSC催化剂的投加量为1.0 g/L,温度为25℃。在该条件下120 min内亚甲基蓝去除率为93.25%。纳米Fe3O4/MWSC复合催化剂重复使用4次,亚甲基蓝去除率在87.1%～91.5%之间,能够较好的重复使用。其中Fe的溶出量在1.815 mg/L～3.69 mg/L之间,溶出量较低,是一种催化降解性能稳定、能长期重复使用的磁性水处理催化剂。