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随着社会经济的发展与工业规模的增加,水体重金属铅污染问题日益凸显。目前,采用廉价、绿色、可循环且具有优良理化性质的生物炭作为吸附剂进行重金属吸附的方法价格低廉、操作简便并且处理效果良好,是最适合的处理方法之一。采用金属基化合物,尤其是镁化合物负载改性生物炭是提高生物炭重金属吸附性能最为有效的方法。本研究以廉价环保的生物质玉米芯及其工业化利用后的残渣木糖渣为原料,分别采用浸渍-热解法与共沉淀法将不同形貌的氧化镁/氢氧化镁/镁铝层状双氢氧化物负载于基底生物炭上,制备出了一批具有优异铅离子吸附性能的改性生物炭材料,分析了其等温吸附特性、吸附动力学、抗干扰能力与吸附选择性等特点。通过形貌结构表征与验证实验,对其吸附机理进行了分析,所得出的主要结果如下:首先,以木糖渣为原料,于400℃条件下碳化制备了基底生物炭AM-400,并采用浸渍-热解法于600℃条件下在其表面进行了氧化镁/氢氧化镁负载,制得了MgO-BC系列生物炭。其中,600℃下热解2 h的MgO-BC-2吸附效果最好。其对铅离子的吸附与Langmuir模型相拟合,理论最大吸附量为1921.2 mg/g,且吸附符合拟二级动力学。同时,其对铅离子的吸附具有较强的选择性。然后,以AM-400为原料,以三聚氰胺为氮源,采用浸渍-热解法于600℃下在AM-400表面进行了氮掺杂与氧化镁/氢氧化镁负载,制得了生物炭MgO-N-BC。其对铅离子的吸附与Langmuir模型相拟合,理论最大吸附量为1455.9 mg/g,且吸附符合拟二级动力学。其对铅离子的吸附具有较强选择性,并在pH=3.0的条件下保持930.5 mg/g的单位吸附量。其主要的吸附机理包括离子交换、生成碱式碳酸铅沉淀与含氮官能团的吸附作用。其中,生成碱式碳酸铅沉淀所需的碳酸根来自于空气中的二氧化碳,该沉淀反应也是整个吸附过程的速控步,对吸附量的贡献最大。最后,以玉米芯为原料,于600℃条件下碳化2 h制备了基底生物炭CM-600,并采用共沉淀法在其表面进行了镁铝层状双氢氧化物(LDH)的负载,制得了MABC系列生物炭。其中镁铝比例为4:1的MA-BC-4/1吸附效果最好。测试表明,MA-BC-4/1对铅离子的吸附与Langmuir模型相拟合,理论最大吸附量为467.1 mg/g,吸附符合拟二级动力学。其主要的吸附机理包括离子交换与碱式碳酸铅沉淀形成。其中,生成碱式碳酸铅沉淀所需的碳酸根主要来自于LDH层间富集储存的碳酸根,从而使得MA-BC-4/1对铅离子的吸附速度显著提升,在90 min内即可达到平衡。