农药在作物高产、防治病虫害方面发挥了至关重要的作用。然而由于物理和化学性质、高毒性以及偶发的在环境中的高耐受性,农药可能会造成更为深远的环境和健康问题。在河流、土壤以及其他环境介质中广泛检测到μg·L-1水平的农药,而本体和一些衍生化合物被认为具有生殖毒性。因此,开发有效的修复方法或新材料,以去除水环境中的农药残留是有必要的。近年来的研究表明,使用低成本吸附剂进行快速水体净化是研究热点,也是主要的发展趋势。本研究旨在探讨污泥基生物炭对两种典型常见农药:戊唑醇和利谷隆的吸附效果,机理,材料本身的环境友好型以及成本分析。全文主要分为以下三个部分内容展开:第一部分为剩余污泥生物炭的制备条件优化:优选三氯化铁:污泥粉末质量比为0.25:1,活化时间和温度为60 min和600°C,超声时间为30 min的制备条件进行后续戊唑醇和利谷隆的吸附研究。活化时间对改性污泥生物炭比表面积影响较大,最大值为73.00 m~2/g,含有大量微孔中孔结构,平均孔径为4.83 nm。第二部分为生物炭批次吸附实验及表征/机理分析:批次实验表明,在最适条件下,污泥基生物炭对戊唑醇的单位吸附量最高达12.37 mg/g;酸性条件有助于反应的进行。拟二级动力学及Freundlich方程对吸附过程的拟合程度更高,表明吸附反应是以多分子层的化学吸附为主。Pb2+对吸附过程有促进,Cr6+和腐殖酸造成单位吸附量的下降。经过5次循环吸附后,单位吸附量是新材料单位吸附量的37.79%,有一定的重复利用性。老化实验表明在60day内,去除率下降为原材料的76.31%,而后趋于稳定。污泥基生物炭对利谷隆的吸附在120min内达到吸附平衡量的98%以上,最大吸附量为11.41mg/g,溶液p H对反应影响不大。拟二级动力学及Langmuir方程对吸附过程的拟合程度更高,表明吸附反应是以单分子层的化学吸附为主。Ca2+促进了吸附的进行,Cr6+,腐殖酸和可溶性淀粉阻碍了吸附反应的进行。循环测试和老化实验表明该材料有一定的重复利用性和稳定性。同时,该部分对吸附材料进行了普遍适用性以及实际水体测试,吸附材料可同时实现5种农药的高效去除;实际水体下两种农药的单位吸附量较去离子水条件下分别下降约17%～20%。表征及机理分析表明:改性后的生物炭（BCF600）较普通生物炭（BC600）比表面积更大、更稳定、芳香性更强、极性更低。SEM,EDS,XRD以及VSM等表明铁元素成功负载于BCF600。Si O2的大量存在有助于阻止老化反应的进行。BCF600吸附戊唑醇和利谷隆主要存在π-π键作用和孔隙填充作用,同时Si-O-Si基团,羟基基团以及铁元素化合物等也参与了吸附反应;钾钠铝等为主的混合硅酸盐化合物同样对利谷隆的吸附反应有贡献。第三部分为吸附材料的毒性及成本分析:自由基EPFRs数据表明,污泥基生物炭的自由基结构主要是具有相邻氧原子的碳中心结构。生物炭BCF600金属浸出浓度不会对自然水环境构成二次污染,并符合国家水质净水用活性炭二级品的要求。种子萌发实验表明,低剂量生物炭浸提液对发芽率有促进作用,高剂量下存在抑制现象,并相应引起ROS含量上升以及POD,SOD和CAT酶活的相应变化。对污泥基生物炭BCF600的生产成本的评估表明其有一定的实际生产应用潜力。