氨氮和磷是自然界中重要的营养元素,但也是造成水体富营养化以及其他生态问题的主要污染物,饮用水水源中氨氮和磷超标会严重影响水厂处理效能以及出厂水水质,因此有必要寻找一种高效的氮磷去除方法来保障饮用水水质安全。炭黑作为一种新兴廉价环保的吸附剂,在饮用水处理过程中有着很强的实用价值以及广阔的应用前景。本研究选用炭黑对水中氨氮和磷进行吸附去除,并通过对其进行改性以增强氨氮和磷的吸附效能。通过对改性方式的筛选与优化,最终采用Fenton试剂对炭黑进行改性处理,通过对改性后的炭黑进行表征发现,炭黑经过Fenton试剂处理后表面极性以及亲水性均有所增长,羧基、酚羟基等含氧官能团数量显著增加;具有完整的碳架以及蜂窝状孔隙结构,比表面积和孔隙率均有较大幅度的增加;孔隙内外覆盖有大小不一的颗粒物,表面晶型结构与钠黄铁钒以及羟基硫酸铁相符,载铁量为114.16mg/g,在碱性环境下具有更高的载铁强度。以改性炭黑作为吸附剂,对水中氨氮和磷的去除效能进行研究。结果表明,改性炭黑对氨氮的去除适合在偏碱性环境下进行,对磷的去除则适合在酸性环境下进行,且对磷的去除过程受pH的影响相对较小。提高改性炭黑投加量以及环境温度均有助于提高对氨氮和磷的去除率。氨氮和磷的初始浓度能够增加炭黑的平衡吸附量,改性炭黑在氨氮的初始浓度小于7mg/L、磷的初始浓度小于15mg/L时均能取得90%以上的去除率。常见的共存竞争离子中,二价及三价阳离子对氨氮的去除具有较强的抑制作用,而CO32-以及SO42-则能够强烈抑制改性炭黑对磷的吸附去除。此外本研究还对改性炭黑的解吸附以及再生性能进行研究,结果表明,改性炭黑在吸附氨氮之后采用盐酸、在吸附磷之后采用碳酸钠及氢氧化钠均可取得较高的再生效率。通过动力学以及热力学模型的拟合,对改性炭黑吸附氨氮和磷的机理进行分析。拟合结果表明,改性炭黑对氨氮和磷的吸附过程在动力学上均符合Langegren准二级动力学模型以及颗粒内扩散模型。改性炭黑对两种目标物的吸附过程均为自发进行的吸热过程,对氨氮的吸附符合Langmuir模型,饱和吸附量最高可达到10.28mg/g;对磷的吸附则对Langmuir模型以及Frendlich模型均有较高程度的符合,饱和吸附量最高可达到14.39mg/g。改性炭黑对氨氮的吸附以物理吸附为主,主要的吸附机理为静电吸附以及氢键作用;对磷的吸附兼具物理吸附剂化学吸附,主要的吸附机理为表面络合、静电吸附、化学沉淀以及氢键作用。