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铬（Cr）是一种常见的污染物,主要来源于电镀、采矿、木材防腐和皮革制革行业。Cr主要以六价铬（Cr（Ⅵ））和三价铬（Cr（III））两种形态存在于环境中。其中,Cr（Ⅵ）易溶解、易迁移、毒性高,若其处置不当被排放到环境中,严重威胁人类健康和生态环境。因此有必要寻求一种廉价、高效的处理方法及技术。生物质炭因比表面积大、孔结构发达和表面官能团丰富等优良特性,在去除Cr（Ⅵ）方面展示出巨大的潜力,已经有多种生物质炭被证实可以有效地去除水溶液中的Cr（Ⅵ）,但是大多数研究只是简单评价了生物质炭的性能,很少有研究表明生物质炭主要是通过静电吸引,还原和螯合作用对Cr（Ⅵ）进行去除的,特别是生物质炭官能团的重要作用及反应后,Cr在生物质炭上的存在形态和微空间分布情况也仍不明确。了解生物质炭去除Cr（Ⅵ）的深层机制是评价生物质炭用于处理Cr（Ⅵ）污染废水的可行性关键。因此,需要结合动力学和多种表征手段对其进行深入的探究。此外,未改性的生物质炭很容易受到原料、生产方法和生产环境的影响,对于高浓度Cr（Ⅵ）的选择性吸附及还原去除能力和速率是有限的,通常对Cr（Ⅵ）的去除能力在10 mg/g以下,这限制了其在工业废水和应急风险控制中的实际应用,因此应开发一些改性方法对生物质炭进行修饰,例如增加比表面积、孔隙度、官能团、或活性位点来增强生物质炭对Cr（Ⅵ）的去除能力和去速率。近年来,在生物质炭上负载Fe和N成为了对其性能优化的研究热点。纳米零价铁（nZVI）,比表面积大、活性高、对Cr（Ⅵ）的去除能力强,但是nZVI易团聚,这就大大降低了其反应活性,此外,传统合成nZVI的硼氢化物还原法也存在一定的弊端。因此,开发其他成本低、环境友好的合成nZVI的方法对生物质炭改性,提高nZVI的分散性及生物质炭去除Cr（Ⅵ）的性能具有重要的价值。除负载Fe的方法外,在生物质炭上掺杂N,引入含氮官能团也是一种有效的改善生物质炭对Cr（Ⅵ）去除性能的方法。本论文采用三种未改性的生物质炭,即橡树生物质炭,松针生物质炭和苹果木生物质炭对Cr（Ⅵ）进行了去除研究,考察了生物质炭的去除性能并利用同步辐射等多种表征手段阐明了深层的Cr（Ⅵ）去除机理。与此同时,本文还开发了两种新型的方法对上述去除Cr（Ⅵ）效果最优的橡树生物质炭进行改性,提升生物质炭对Cr（Ⅵ）的去除性能和效率。一种方法是使用环境友好型的茶多酚代替传统的硼氢化钠合成了一种新型nZVI改性橡树生物质炭（TP-nZVI-OB）;另一种方法是选用廉价易得的天然赤铁矿作为铁的源物质,生物质炭作为还原剂和nZVI的载体,利用碳热还原法结合NH3处理法对橡树生物质炭进行改性,制备出零价铁/氮共改性橡树生物质炭（Fe/N-OB）。考察了两种改性生物质炭对Cr（Ⅵ）的去除性能,不同影响因素对Cr（Ⅵ）去除的影响,利用多种表征手段对去除机理进行探究,并验证了两种材料处理实际含Cr（Ⅵ）电镀废水的优异性能。本论文对实际含Cr（Ⅵ）废水的处理提供了理论依据,得出以下研究成果:（1）与假一级动力学模型、内部颗粒扩散模型、修正的Freundlich模型和Elovich模型相比,假二级动力学模型对Cr（Ⅵ）的去除拟合效果最好。溶液的pH对Cr（Ⅵ）的去除有显著的影响,当pH为2.0时,Cr（Ⅵ）的去除效果最好,去除率达到99.9%。Cr（Ⅵ）的初始浓度也是影响其去除效率的另一个重要因素,当Cr（Ⅵ）的初始浓度在1-50 mg/L范围内时,Cr（Ⅵ）几乎被完全去除。反应后,橡树生物质炭上的Cr主要以Cr（III）为主,且主要分布在生物质炭的边缘,这是由于含氧官能团分布不均匀,主要分布于生物质炭表面。Cr（Ⅵ）与生物质炭之间的静电吸引,Cr（Ⅵ）的还原,Cr（III）与阳离子之间的离子交换及与C=O官能团之间的螯合作用是橡树生物质炭去除Cr（Ⅵ）的主要机理。（2）松针生物质炭对Cr（Ⅵ）的去除也展现了优异的性能。松针生物质炭去除Cr（Ⅵ）的表现最符合假二级动力学模型,相关系数R2达0.998。Cr（Ⅵ）在水溶液中的存在形态及松针生物质炭的表面电性影响Cr（Ⅵ）的去除。当pH为2.0时,松针生物质炭对Cr（Ⅵ）去除效果最好,83.9%的Cr（Ⅵ）从水溶液中被去除。Cr（Ⅵ）的初始浓度对Cr（Ⅵ）的去除也有显著的影响。当初始浓度在0-25 mg/L范围内时,99.9%的Cr（Ⅵ）被去除。反应达到平衡后,Cr主要以Cr（III）的形式结合在了松针生物质炭的边缘上,边缘的官能团对Cr（Ⅵ）的去除起到了重要的作用。松针生物质炭去除Cr（Ⅵ）的过程包括Cr（Ⅵ）与生物质炭的静电吸引,Cr（Ⅵ）的还原,Cr（III）与C=O官能团之间的螯合。（3）苹果木生物质炭是一种有效去除水溶液中Cr（Ⅵ）的介质。假二级动力学模型最符合苹果木生物质炭去除Cr（Ⅵ）的数据,相关系数R2为0.998。在pH为2.0时,Cr（Ⅵ）的去除率最高,达到99.9%。溶液初始Cr（Ⅵ）的浓度对Cr（Ⅵ）的去除也存在着一定的影响,当初始浓度在0-50 mg/L范围内时,超过99.9%的Cr（Ⅵ）被去除。反应后,Cr不均匀地分布在苹果木生物质炭上,主要分布在颗粒的表面,大多数的Cr以Cr（III）的形式存在。静电吸引,Cr（Ⅵ）的还原,Cr（III）与C=O官能团之间的螯合是Cr（Ⅵ）去除的主要机理。（4）TP-nZVI-OB是一种潜在的处理Cr（Ⅵ）污染水溶液的优良复合材料。Fe/C质量比为2:1的条件下制备的TP-nZVI-OB具有最优的去除Cr（Ⅵ）的性能。假二级动力学模型最符合TP-nZVI-OB（2:1）去除Cr（Ⅵ）的过程。当pH为2.0时,Cr（Ⅵ）的去除效果最好,达到99.9%。初始Cr（V）的浓度对其去除有显著的影响,当初始Cr（V）的浓度较低（0-50 mg/L）时,Cr（Ⅵ）的去除率保持在99.9%不变。Cr（Ⅵ）与TP-nZVI-OB（2:1）之间的反应涉及吸附、还原、共沉淀等多个过程。TP-nZVI-OB对实际电镀废水中Cr（Ⅵ）的去除也有很好的效果,去除率为99.9%。溶液中的共存重金属（Zn,Cu和Pb）及共存阴离子(SO42-,Cl-和NO3-)对Cr（Ⅵ）的去除干扰也很弱,且在一定程度上也可以被TP-nZVI-OB去除。该方法合成的TP-nZVI-OB在处理Cr（Ⅵ）污染实际废水的应用上具有一定的有效性和可行性。（5）采用简单的碳热法结合后续的NH3处理法实现了Fe、N共掺杂,Fe/N-OB能够快速有效地去除水溶液中的Cr（Ⅵ）。在1000°C下制备的Fe/N-OB含有的nZVI比例最高,在10 min能去除99.9%的Cr（Ⅵ）。pH=2.0时,Cr（Ⅵ）的去除效果最佳。Fe/N-OB1000的投加量和初始Cr（Ⅵ）的浓度对Cr（Ⅵ）的去除也存在一定的影响。负载的Fe和N对Cr（Ⅵ）的去除起到了重要的作用,包括Cr（Ⅵ）的吸附,Cr（Ⅵ）的还原和Cr（III）的螯合作用。Fe/N-OB也能实现对实际电镀废水中Cr（Ⅵ）的快速和有效去除,共存重金属（Zn,Cu和Pb）及共存阴离子(SO42-,Cl-和NO3-)的存在对Cr（Ⅵ）的去除干扰不明显,Fe/N-OB对共存重金属和阴离子还具有一定的去除作用。该改性方法合成的Fe/N-OB是一种成本低,有效可行的去除污染水体中Cr（Ⅵ）的材料。