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水热炭是一种将生物质资源水热碳化制备而成的绿色、环保、无毒的炭材料。针对普通水热炭吸附性能较低的问题,本文尝试在水热碳化过程中添加KMnO4、Fe（NO3）3和Zn（NO3）2三种化学物质,采用化学改性的方法提高水热炭的吸附性能。在研究中选择Pb（Ⅱ）为模型污染物评价水热炭的吸附性能,并对一系列水热炭样品进行了详细的表征。本论文主要的研究内容和结果如下:1、KMnO4溶液中四种改性水热炭的形成、表征及其对Pb（Ⅱ）的吸附性质分别以花生壳、柳木屑、玉米秸秆和牛粪四种典型生物质为原料,以Pb（Ⅱ）为模型污染物,在水溶液和KMnO4溶液介质中分别制备出花生壳水热炭（PSC）和锰改性花生壳水热炭（5%PSC、10%PSC和15%PSC）,柳木水热炭（WHC）和锰改性柳木炭（5%WHC）,玉米秸秆水热炭（CSC）和锰改性玉米秸秆水热炭（5%CSC、10%CSC和15%CSC）,牛粪水热炭（CDC）和锰改性牛粪水热炭（5%CDC）。对水热炭的灰分和元素组成进行了分析,用X-射线衍射（XRD）和傅立叶变换红外光谱（FTIR）进行了表征,并通过吸附率-pH曲线比较了锰改性对水热炭吸附性能的影响,研究了四种水热炭对Pb（Ⅱ）的吸附热力学和动力学行为。结果表明:（1）KMnO4改性后四种不同生物质原料制备的水热炭的灰分含量均增加,但C、H、O、N含量的变化并不一致。（2）对于花生壳水热炭来说,15%PSC和10%PSC对Pb（Ⅱ）的吸附较好地符合Langmuir吸附方程（R2均大于0.99）,而PSC和5%PSC对Pb（Ⅱ）的吸附则较好地符合Freundlich吸附等温方程（R2>0.96）,其对Pb（Ⅱ）的吸附能力大小为15%PSC>10%PSC>5%PSC>PSC。（3）对于柳木水热炭来说,WHC和5%WHC对Pb（Ⅱ）的吸附过程均较好地符合Langmuir等温方程（R2>0.94）,饱和吸附量分别为24.28和95.05 mg·g-1。（4）对于玉米秸秆和牛粪水热炭来说,CSC、CDC对Pb（Ⅱ）的吸附数据较好地符合Freundlich吸附等温方程,而锰改性后5%CSC、10%CSC、15%CSC和5%CDC对Pb（Ⅱ）的吸附数据则较好地符合Langmuir吸附等温方程（R2>0.9）,且改性后对Pb（Ⅱ）的吸附均为有利吸附。（5）对四种生物质原料制备的水热炭来说,它们对Pb（Ⅱ）的吸附动力学过程均非常好地符合准二级动力学方程（R2>0.9）。（6）四种生物质原料制备的水热炭对Pb（Ⅱ）的吸附能力为牛粪>柳木屑>花生壳>玉米秸秆。2、铁盐对柳木水热炭的制备及其对Pb（Ⅱ）吸附性能的影响以柳木屑生物质为原料,分别在水溶液、0.1 mol·L-1HNO3、0.1 mol·L-1NaOH和0.5 mol·L-1HNO3溶液介质中制备出经硝酸铁改性的柳木炭,标记为NHC、H-NHC、OH-NHC和5H-NHC,几种水热炭对Pb（II）在pH=5.5条件下的吸附率大小为分别5H-NHC>H-NHC>NHC>OH-NHC。对吸附性能最好的5H-NHC和NHC进行详细的表征,同时研究了两种铁改性水热炭对Pb（Ⅱ）的吸附热力学和动力学行为。结果表明:（1）NHC的灰分含量和芳香性要高于5H-NHC,但极性低于5H-NHC。（2）NHC和5H-NHC均含有一些孔结构,两种水热炭具有相似的表面官能团和晶相结构。（3）NHC和5H-NHC在pH为5.5附近时对Pb（Ⅱ）的吸附最好,且最佳投加量为1g·L-1。（4）NHC和5H-NHC对Pb（Ⅱ）的吸附动力学行为均符合准二级动力学模型,用准二级方程拟合得到的平衡吸附量的大小顺序是5H-NHC(42.900 mg·g-1)>NHC(32.321 mg·g-1)。（5）NHC和5H-NHC对Pb（Ⅱ）的等温吸附均为有利吸附,且吸附数据更符合Freundlich方程。3、介质酸碱性和锌盐对柳木水热炭的制备及吸附Pb（Ⅱ）的影响以柳木屑生物质为原料,采用水热碳化的方法,分别在0.5 mol·L-1 HNO3、H2O和0.5 mol·L-1 NaOH溶液介质中添加硝酸锌水热碳化制备出三种改性水热炭,分别标记为H-ZHC、ZHC和OH-ZHC。对三种改性水热炭进行了详细的表征,分析了溶液酸碱性对水热炭形貌、结构、性质的影响,同时研究了三种改性水热炭对重金属Pb（Ⅱ）的吸附行为。结果表明:（1）OH-ZHC的产率最低,灰分、C含量最高,具有较强的芳香性,通过XRD分析确认OH-ZHC表面负载的微球颗粒为ZnO。（2）三种溶液介质中制备的水热炭的比表面积大小为ZHC>H-ZHC>OH-ZHC。（3）三种水热炭在pH为5.5附近时对Pb（Ⅱ）吸附最好,且最佳投加量为1g·L-1。（4）在相同的投加量且Pb（Ⅱ）溶液的初始浓度为50 mg·L-1时,三种水热炭对Pb（Ⅱ）吸附性能大小分别为OH-ZHC>H-ZHC>ZHC,对Pb（Ⅱ）的吸附动力学行为均符合准二级动力学方程。（5）Langmuir模型能较好地描述ZHC、H-ZHC和OH-ZHC对Pb（Ⅱ）的等温吸附行为,且三种水热炭对Pb（Ⅱ）的吸附均为有利吸附。