人类生产活动中含汞废物的排放,严重污染了我国的水体环境,同时因为汞拥有极强的生物富集能力,可以通过食物链进入并停留在人体内,对人体神经系统造成不可逆转的伤害。因此,研究制备绿色且能高效去除水中汞的材料成为一个重要的课题。本研究是以玉米秸秆作为原材料,将其制备成秸秆生物炭后,分别用巯基乙酸和升华硫将其制备成含硫改性生物炭,并分别用于吸附水中的二价汞离子,通过对比含硫改性生物炭对水中二价汞离子的去除效果,优选出吸附性能最佳的材料并研究探讨其吸附机理。通过对吸附实验结果进行对比分析表明,热解温度越高制备出来的未改性生物炭(BC)材料吸附效果越差,以之为原料制备得到的巯基改性生物炭(TBC)材料的吸附效果也相对较差。对单质硫改性生物炭而言,相同制备条件下基于生物质的单质硫改性生物炭(SBC)的吸附效果基本优于基于生物炭的单质硫改性生物炭(BCS);热解温度相同的条件下热解时间越长材料的吸附效果明显下降,并且SBC的下降幅度要比BCS大;热解时间相同的条件下,材料的吸附效果随着热解温度的升高呈现先上升后下降的趋势。综上,我们分别比选出在300℃下热解2 h得到的未改性生物炭(BC300)、用BC300做原料进行巯基改性得到的巯基改性生物炭(TBC300)、用BC300与升华硫在450℃下共热解15 min得到的单质硫改性生物炭(LBCS450)以及用玉米秸秆粉末(CS)与升华硫在450℃下共热解15 min得到的单质硫改性生物炭(LSBC450)作为优选材料。吸附热力学实验结果研究表明,SBC对水中汞的吸附效果最好,其最大吸附容量达到了268.45 mg/g,分别是BCS的2倍、TBC的6倍、BC的12倍。表征分析结果表明,巯基改性生物炭上被成功引入巯基(-SH),单质硫改性生物炭上发现了新的含硫官能团和化学键,这些含硫基团的引入有效的提高了生物炭对汞的去除效果,同时SBC相比其他材料拥有较大的含硫量、比表面积与总孔容,更有利于吸附反应的进行。本研究还通过一系列的吸附实验来探究优选材料对水体中汞的去除机理。结果表明,优选材料达到最佳吸附效果的溶液pH值为8.0,吸附过程更符合准二级吸附动力学模型。未改性与巯基改性生物炭的吸附过程更符合Langmuir模型,而单质硫改性生物炭的吸附过程更符合Freundlich模型。本研究还采用不同的表征方法,并结合以上结论分析探讨了硫改性生物炭的吸附机理。结果表明,巯基改性生物炭上的-SH、单质硫改性生物炭上的C=C双键、C=S双键、硫酸酯中的O=S=O键、亚砜基和砜基中的S=O双键与O=S=O键、与烷基相连的C-S键以及噻吩硫中的C-S键以及SBC上的羟基、羧基和与芳环相连的C-S键均能促进吸附反应的进行。综上所述,相比其他硫改性生物炭,SBC同时具备含氧官能团与更多的含硫组分,具有很强的吸附性能,对水中二价汞离子的去除效率高,且该材料制备原料成本低廉、制备方法简单无污染,可作为一种绿色高效且具有优良理化性能的吸附剂使用。