在水处理过程中,给水厂通过加入大量的铁盐或铝盐絮凝剂用于去除杂质和悬浮物,之后以污泥的形式从沉淀池排出,污泥中含有大量混凝剂和有机物成分,会对生态环境造成影响。为了防止给水厂污泥给环境带来二次污染,亟需一种有效的方法对其进行处理或资源化利用。与此同时,染料废水是目前难处理的有机工业废水之一,具有难降解、毒性强等特点,开发一种高效的染料废水脱色技术具有重大意义。针对上述问题,本文采用给水厂铁污泥经高温缺氧热解,制备磁性污泥材料MS（Magnetic Sludge）,并通过添加核桃壳对其进行改性,得到磁性污泥碳材料MSC（Magnetic Sludge Carbon）,研究了MS和MSC作为吸附及催化材料对染料废水的脱色效果,并进行了机理分析。首先,研究了热解时间、热解温度、生物质含量对MS和MSC材料性质和产率的影响,发现在热解时间为120min、热解温度为900℃,核桃壳添加量为20%的条件下MS和MSC的吸附性能和催化性能最好,污泥产率随着温度的升高和核桃壳添加量的增加而降低。通过SEM、BET、XRD、FTIR和VSM表征分析可知,MS和MSC的表面粗糙,比表面积增大,孔隙数量变多,且MSC比表面约为MS的2倍;两种材料表面均生成了Fe3O4和Fe~0,具有一定的磁性,经热解后,材料表面官能团减少,且增加原材料总碳素含量将进一步减少表面官能团。实验首先采用静态吸附实验考察了MS和MSC对染料的去除效果,结果表明在亚甲基蓝浓度为20 mg/L,反应60 min时,MS和MSC的最佳投加量分别为1.0 g/L和0.5 g/L时,亚甲基蓝的去除率均能达到99%,两者均在碱性条件下吸附效果更好。阳离子中Cu2+会抑制反应的进行,而阴离子则加快反应速率。经过3次吸附-再生后MS和MSC仍具有良好的去除效果。在达到相同去除效果时,MSC的投加量为MS的50%。通过对MSC吸附等温线和动力学进行研究,发现吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学模型,吸附反应为单分子层化学吸附,吸附速率主要为液膜扩散控制。吸附热力学模型表明吸附反应为自发进行的放热反应。实验进一步研究了MS和MSC活化PMS降解亚甲基蓝的效果。在染料浓度为20mg/L时,0.6 g/L MS+0.5 g/L PMS和0.3 g/L MSC+0.4 g/L PMS体系对亚甲基蓝的去除效果最佳,脱色率均达到99%,且酸性条件更适合催化反应的进行。经过3次重复利用,MS和MSC催化体系对染料仍有良好的降解效果,而在达到相同去除效果时,MSC用量仅为MS的一半。MSC+PMS体系的降解反应符合准一级动力学,为扩散控制反应,催化反应过程中Fe2+、Fe3+和Fe~0起主要作用,且三者之间存在相互转换;自由基淬灭实验和EPS检测分析发现对降解反应起主要作用的活性物质为SO4-?和?OH。对比实验结果表明,MS和MSC催化PMS的效果均优于ZVI。该研究结果为给水厂污泥的资源化利用提供了有利的数据及理论支持。