含有六价铬(Cr(Ⅵ))、苯酚的废水不仅来源广泛而且毒性大,严重威胁人类健康和生态安全,因此研究开发高效的含Cr(Ⅵ)和含酚废水处理方法具有重要意义。吸附法由于其价格低廉和操作简单,在废水处理领域受到较多关注,研究开发具有高吸附容量、快速吸附且可循环利用的吸附剂材料,是实现高效吸附Cr(Ⅵ)和酚类化合物的关键。多孔炭材料由于具有大比表面积、发达的孔隙结构和丰富的基团,成为废水处理领域常用的吸附剂。本文采用天然生物质牛骨为前驱体,通过碳化制备了具有超高比表面积且表面掺氮的分级多孔炭材料,用于含Cr(Ⅵ)和含酚废水处理,系统研究了分级多孔炭物化特性对吸附性能的影响机制。首先,将含有天然成分羟基磷灰石和胶原蛋白的牛骨进行预碳化-氢氧化钾(KOH)活化,制备了具有微孔-中孔和大孔的分级多孔炭材料。通过改变碳化温度和KOH用量调控了分级多孔炭的比表面积和孔结构分布。结果表明,当碳化温度800 ℃时,分级多孔炭比表面积较高(2687 m2 g-1),其微孔比例为44%,氮掺杂量为2.31%;在同一碳化温度下,KOH用量增加导致分级多孔炭比表面积和微孔比例增大,氮掺杂量下降。其次,将制备的分级多孔炭用于吸附Cr(Ⅵ),研究了溶液pH值、吸附时间、Cr(Ⅵ)初始浓度、温度等对吸附性能的影响规律,建立了吸附热力学和动力学模型。研究发现,pH值是影响显著的一个因素,pH=2.0为最佳值;Langmuir等温吸附模型可以充分描述其吸附过程,而准二级动力学表明了其吸附动力学行为。进一步研究表明,分级多孔炭吸附Cr(Ⅵ)是自发吸热过程,在30 ℃时吸附量最大,可达500 mg g-1,是商业吸附剂Norit CGP炭的1.35倍。吸附-脱附循环测试结果表明,分级多孔炭具有较好的循环稳定性,经5次循环后,Cr(Ⅵ)吸附量保持率为75%。最后,将制备的分级多孔炭用于吸附处理含酚废水,研究了操作条件对吸附性能的影响规律。结果表明,分级多孔炭对苯酚的吸附容量大、溶液pH值适应性好,当pH值在2-9范围内,吸附量稳定,最高可达431 mgg-1,是商业吸附剂的3.56倍,吸附速率为4.57gmg-1h-1,是商业吸附剂的17倍。机理研究表明,分级多孔炭对苯酚和Cr(Ⅵ)的吸附模型和动力学相同。吸附-脱附循环测试结果表明,分级多孔炭具有优异的循环稳定性,经5次循环后,苯酚吸附量保持率高达98%。