随着工农业的快速发展,重金属污染问题越来越严重。解决重金属污染的主要方法有沉淀法、离子交换法、电解法、树脂法,但是普遍存在成本高、不能大面积使用、易造成二次污染等问题,限制了其大规模化使用。生物炭价格低廉、来源广泛、制备工艺简单、环境污染少,且具有丰富的官能团、孔隙结构和较大的比表面积等特征,在重金属污染治理方面表现出良好的效果,受到研究者的普遍关注。本论文以南荻为原材料制备生物炭,并以此为研究对象,采取Fe²⁺和Fe³⁺混合溶液、NH₄Cl溶液为改性方法,制备了Fe改性生物炭、NH₄Cl改性生物炭和Fe-NH₄Cl双官能化生物炭,考察了不同种类生物炭对Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺单离子溶液、双离子混合溶液、三离子混合溶液中研究其吸附性能,为生物炭在吸附应用方面奠定了理论基础。主要研究内容如下:1.以南荻秸秆为原料制备不同温度的生物炭,并采用Fe²⁺和Fe³⁺混合溶液对生物炭进行修饰,然后使用NH₄Cl改性,制备出Fe-NH₄Cl改性的双官能化生物炭,对不同种类生物炭进行表征,结果表明:原生物炭随着裂解温度的升高比表面积增大,400oC为8.7 m²/g,600oC为230 m²/g;改性生物炭的比表面积增大,Fe改性600oC生物炭的比表面积为307 m²/g,NH₄Cl改性为337 m²/g,双官能化改性生物炭为279m²/g,其改性生物炭的比表面面积均大于未改性生物炭,表明改性可以增加生物炭的比表面积。2.单离子吸附实验表明,不同生物炭种类对Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺的吸附效果不同,分析结果表明:生物炭投加量为2.0 g/L、吸附温度为30oC、吸附360 min,600oC生物炭的对Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺的吸附量分别为13 mg/g、2 mg/g、2.5 mg/g优于400oC生物炭的吸附效果,分别为2 mg/g、1.5 mg/g、0.3 mg/g;在生物炭投加量为2.0 g/L、吸附温度为30oC、吸附360 min的条件下,在温度为600oC双官能化生物炭对Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺的吸附量为24 mg/g,9.5 mg/g,9.4 mg/g,双官能化生物炭的吸附效果比单官能化和未改性生物炭的有优势;并对双官能化生物炭进行不同因素探究,结果表明,不同生物炭用量对重金属的吸附效果为,吸附用量为1.4 g/L,对Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺的吸附量为35 mg/g,12 mg/g,11 mg/g;pH=5时双官能化生物炭对Cu²⁺的吸附量为14 mg/g,pH=7时双官能化生物炭对Pb²⁺的吸附量为35 mg/g,pH=7时双官能化生物炭对Cd²⁺的吸附量为14 mg/g;溶液浓度为200 mg/L时双官能化生物炭对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附量为62 mg/g,33 mg/g,Cu²⁺溶液浓度为100 mg/L时生物炭吸附量为33mg/g。3.多离子竞争吸附实验表明,在溶液初始浓度为100 mg/L,生物炭投加量为1.4g/L,吸附温度为30oC,pH=5吸附22h的条件下,双官能化生物炭对混合离子的吸附效果为:Pb²⁺和Cu²⁺混合溶液中,吸附量分别为32.0 mg/g,13 mg/g;Pb²⁺和Cd²⁺混合溶液中,吸附量分别为60 mg/g,19.02 mg/g;Cd²⁺和Cu²⁺混合溶液中,吸附量分别为20.0 mg/g,24.5 mg/g;在Pb²⁺、Cd²⁺和Cu²⁺混合溶液中,吸附量分别为35.0 mg/g、7.5 mg/g、23 mg/g。结果表明,Pb²⁺对Cd²⁺、Cu²⁺有一定的抑制作用,而溶液中Cd²⁺对Cu²⁺有促进作用。