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随着工农业的不断发展,水体重金属污染越来越严重,尤其镉污染处理已经成为急需解决的问题。生物炭因其具有较大的比表面积和孔隙度,对水体中重金属具有较强的吸附能力和去除效果,通过生物炭改性来提高环境污染物去除效果已成为当前研究的热点。因此,开展改性生物炭对溶液中重金属镉的吸附性能和机理研究具有重要的理论意义和实践价值。目前,有关生物炭老化改性对重金属镉吸附性能的影响及机理尚不清楚。本论文以400℃下限氧热解法国梧桐树叶制备的生物炭（BC）为原料,采用0.05mol L-1 HNO3/H2SO4=1/3、K2Cr2O7、KMn O4、H2O2（30%）、H2O等5种试剂来制备老化生物炭（依次缩写为AB、PB、MB、HB、WB）;通过元素分析仪、BET、FTIR、Zeta电位仪等对其理化特性进行表征;研究不同p H值、生物炭添加量、盐离子浓度对老化生物炭吸附溶液中Cd2+的影响;通过吸附实验,运用吸附动力学模型和吸附等温线模型对吸附过程进行了分析,并对吸附机理进行了探索。主要研究结果如下:1、老化生物炭特性表征1)元素分析不同老化生物炭各元素含量均按C>H>N>S依次减小,其中,MB各元素含量均低于BC。H/C按MB<PB<AB<WB=HB排列,且均小于0.7,说明老化生物炭具有较高的芳香性。2)比表面积和孔隙度不同生物炭平均孔径按BC>AB>HB>PB>WB>MB排列,MB大小为8.127nm;而比表面积从大到小排列为MB>PB>WB>HB>AB>BC,MB比BC增加了12倍多,其次是PB比BC增加了2倍多,其它老化生物炭与原始生物炭相差不大。3)表面官能团不同老化生物炭在1600、1438、873处存在明显吸收峰,主要是C=C&C=O、-COOH、-CHO和-HC,除上述官能团外,AB、PB、MB还存在芳烃、烯烃、取代芳烃、芳环、羧酸、酯等,而且,同一吸收峰处老化生物炭的振幅要比原始生物炭强。4)Zeta电位和等电点不同老化生物炭溶液中Zeta电位呈负值,将其绝对值从大到小顺序排列为AB>WB>HB>BC>PB>MB,其中AB最大为-28.1 mv,MB最小为-13.4 mv;原始生物炭等电点(p Hzpc)为2.1,经过老化后的生物炭等电点(p Hzpc)小于2。（2）老化生物炭对Cd2+吸附的影响及机理分析1)不同p H对老化生物炭吸附Cd2+的影响及机理分析在2～8范围内,随着p H值的升高,老化生物炭对Cd2+的吸附量呈上升的趋势,在相同条件下,对Cd2+的去除率大小排列顺序为MB>BC>WB>HB>PB>AB,MB对Cd2+的去除率最大为98.37%,而AB仅为10.89%。这与溶液中等电点有关,而且生物炭溶液带负电,易与Cd2+产生静电吸附。2)生物炭添加量对老化生物炭吸附Cd2+的影响及机理分析在溶液p H=6时,老化生物炭随着添加量的增加对Cd2+的去除率呈上升趋势（除MB外）;当添加量为2g L-1时,对Cd2+的去除率按大小排列为MB>BC>WB>HB>PB>AB。这与MB本身比表面积较大有关,在低添加量时,溶液中Cd2+已被完全吸附,再增加生物炭,多余的吸附位点在溶液中没有Cd2+结合,导致去除率下降。3)不同离子强度对老化生物炭吸附Cd2+的影响及机理分析Na+、Ca2+、Na+/Ca2+（两者联合）浓度从0.01 mol L-1增加到1 mol L-1,对MB、BC、WB、HB、PB吸附Cd2+起抑制作用。单独Na+和Na+/Ca2+存在时对Cd2+的抑制作用由大到小为MB>BC>HB>WB>PB,Ca2+抑制作用由大到小为MB>BC>PB>WB>HB,在离子浓度为1 mol L-1对Cd2+的去除率最小,0.01 mol L-1时最大。4)不同老化生物炭的镉解吸情况对达到吸附平衡后的生物炭进行解吸,原始生物炭和不同老化生物炭的解吸率按大小排列为:AB>PB>HB>WB>BC>MB,其中,AB的Cd解吸率最大为25.45%,MB的Cd解吸率为0.51%,BC解吸率为MB的的2.96倍。5)不同老化生物炭对镉的吸附动力学PB、MB的R12大于R22,其拟合的Cd2+的平衡吸附量分别为2.49、24.93 mg g-1,与实验所测得的2.59、25 mg g-1更加接近,表明主要是物理吸附;而AB、WB、HB、BC的R22大于R12,其拟合的Cd2+的平衡吸附量分别为1.49、9.72、9.97、14.44 mg g-1,与实验所测得的1.72、13.34、10.99、16.16 mg g-1更加接近,表明主要是化学吸附。6)不同老化生物炭对镉的吸附等温线PB、HB、AB和BC Freundlich优于Langmuir模型拟合参数,说明吸附为多分子层吸附,而MB、WB Langmuir优于Freundlich模型拟合参数,可以推测其吸附Cd2+主要为单分子层吸附。相同温度下,仅MB对Cd2+的吸附量高于原始生物炭,这可能与其较大比表面积、芳香性等特性有关。