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磷是农业生产和生命活动的重要元素,但目前面临着水体中磷元素过剩而农业需求紧张的双重问题。使用吸附剂将磷富集,并作为磷肥回用于农业系统可缓解这一问题。本论文以三种典型层状双金属氢氧化物（LDHs）与生物炭（BC）复合的材料,Zn-Al-LDH/BC、Mg-Al-LDH/BC和Mg-Fe-LDH/BC作为研究对象,探究了吸附性能和原理,评价了吸附剂吸附后作为磷肥的可行性。主要的研究结果如下:静态吸附实验结果表明LDH/BCs的吸附容量为36.19～58.41mg/g,且吸附容量随温度升高而增加。吸附等温模型拟合表明,Fredulich模型对三种LDH/BCs的拟合程度均更好。对于吸附速率,三种材料均能在720min内使初始浓度为25mg/L的磷酸盐溶液达到吸附-脱附平衡。吸附动力学模型发现,准二级吸附动力学对吸附过程的模拟最佳,因此吸附过程主要受化学吸附控制。Elovich吸附动力学模型表明,吸附初期Zn-Al-LDH/BC的吸附速率远高于Mg-Al-LDH/BC和Mg-Fe-LDH/BC。在机理研究方面,通过Zeta电位的研究发现LDH/BCs在水溶液中大多数情况带正电荷。XPS的研究表明吸附前后氯离子减少,且伴随金属羟基的减少。因此LDH/BCs的吸附过程包括了静电吸引、离子交换和络合作用三种机理。以模拟污水处理厂二级出水为对象的静态吸附实验发现,LDH/BCs浓度提高可增加磷酸盐去除率,但考虑成本问题时,吸附剂最佳投加量为0.2g/L。同时,LDH/BCs的吸附效果对溶液p H较为敏感,在p H10时,对磷酸盐的去除率不足50%,而p H=7时,去除率均能超过95%。在吸附选择性方面,Zn-Al-LDH/BC对磷的吸附受共存阴离子影响较小,而Mg-Al-LDH/BC和Mg-Fe-LDH/BC的吸附效果容易受NO3-和SO42-的影响。在吸附柱实验中,当流量为5m L/min,吸附层高为0.5cm时,Zn-Al-LDH/BC、Mg-Al-LDH/BC和Mg-Fe-LDH/BC的穿透时间分别为45、37和64min。流量减少和吸附层高度增加均可提升吸附柱实验的除磷效果,Thomas模型对吸附柱吸附实验的穿透过程有较好的拟合度。处理实际二级出水的实验表明,吸附柱的穿透时间减少为模拟二级出水实验的22%～75%。通过Hedley法对LDH/BCs中磷进行分级研究,发现Zn-Al-LDH/BC、Mg-Al-LDH/BC和Mg-Fe-LDH/BC所吸附磷有23%、45%和46%为植物易利用磷。在长效释磷方面,三种LDH/BCs在30天实验周期内均能稳定释放磷,但Zn-Al-LDH/BC的释磷量仅为4.2mg/g,低于Mg-Al-LDH/BC和Mg-Fe-LDH/BC的18.08和29.62mg/g。通过水培植物实验发现,Mg-Al-LDH/BC和Mg-Fe-LDH/BC能显著提升植物的高度和质量,而Zn-Al-LDH/BC却会抑制植物的生长。植物生理特征研究发现,Mg-Al-LDH/BC和Mg-Fe-LDH/BC未对植物的抗逆性系统有显著性刺激,而Zn-Al-LDH/BC刺激了植物的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性。Mg-Al-LDH/BC和Mg-Fe-LDH/BC提升了植物的叶绿素和类胡萝卜素的含量,而Zn-Al-LDH/BC对植物的光合色素产生了抑制作用。在植物含磷量方面,Zn-Al-LDH/BC对植物地上部分含磷量有抑制作用,而Mg-Al-LDH/BC和Mg-Fe-LDH/BC增加了植物地上部分的含磷量。三种LDH/BCs均能增加植物地下部分含磷量。综上所述,LDH/BCs类材料有较好的吸附容量和较快的吸附速率,并且吸附过程涉及了多种机理。因此,LDH/BCs可以有效地吸附污水处理厂二级出水中的磷酸盐,并且在去除过程主要受共存阴离子的显著影响。吸附磷后的LDH/BCs可以作为磷肥,促进植物的生长,但部分材料会对植物造成潜在的毒性。综上,LDH/BCs可以有效地回收污水处理厂二级出水中的磷酸盐。