将污泥转化成吸附碳材料,是一种解决城市污水处理厂剩余污泥资源化处置较为理想的处置方式。水热炭化能够在原材料造孔的基础上更大程度地保留较高的含碳量和较多的官能团结构,而且该技术的操作条件比较简易、反应条件相对温和、对环境基本无污染,在处置废弃生物质领域将有不可估量的应用前景。本研究以城市污水处理厂的剩余污泥为前驱体,加入椰壳生物质以增强污泥的含碳量,采用一种更环保、成本更低的新型热化学技术合成生物质活性炭。制备方法主要包括水热共炭化和化学活化两个过程,经过单因素实验得到最佳的椰壳-污泥复合水热活性炭的制备条件,分别为:椰壳与污泥的混合比为1:1,180℃的水热温度,水热炭化4 h,水热pH为中性,活化温度为700℃,活化时间为50 min,活化剂浓度为2.0 mol/L。该条件下得到的椰壳-污泥复合水热活性炭对MB吸附量为665.37 mg/g,活性炭的产率为15.27%。当椰壳和污泥的混合比为1:1时,椰壳和污泥的协同效应最强,显著提高了水热炭的产率和活性炭对MB的吸附能力,表明多种生物质掺杂可能会促进合成高产量性能优异的活性炭材料。对原材料、水热炭和活性炭进行了红外光谱分析、元素分析、N2物理吸附、热重分析、物相组成、微观形貌等表征测试。实验结果显示:该方法制得的活性炭的重金属浓度均满足国标,对环境的影响不显著;随着制备工艺的进行,原材料中的C、H、O、N、S元素含量明显降低,而固体的芳构化程度加强,含氧官能团结构减少;经过水热共炭化,水热炭的表面出现密集的蜂窝状结构,KOH活化使得水热炭结构不断造孔,得到表面形态各异的疏松多孔碳材料;水热过程促进原材料中的R1-O-R2、-COOH和N-H结构的分解,活化过程明显减弱C-O、饱和烷基和O-H结构;此外,KOH的催化氧化作用使得活性炭中出现新的C=O官能团,这种结构能够增强污染物的吸附能力;椰壳-污泥复合水热活性炭的比表面积、孔隙体积和平均孔径分别为873.54 m2/g、0.57cm3/g和2.51 nm。椰壳-污泥复合水热活性炭对MB和CR两种染料的吸附过程不仅受活性炭内部扩散过程的影响,可能还有边界层的作用。此外,两种染料的吸附行为符合拟二级动力学模型和Langmiur等温线模型,表明活性炭表面的MB和CR吸附过程是单层均质的,且主要是化学吸附过程。随着吸附温度的升高,活性炭吸附染料的吸附量也急剧增加。在40℃时,MB和CR的饱和吸附量分别为653.02 mg/g和295.43 mg/g。此外,热力学实验表明,MB和CR分子向活性炭表面转移是自发的吸热过程,体系的有序性降低。活性炭吸附MB分子的作用力有N（CH3）2和S杂原子与活性炭表面的O-H形成氢键,以及MB分子中双键和芳环和活性炭中的芳环产生π-π作用。而CR的吸附机制是-SO3-结构和活性炭表面的带正电的位点结合,N原子和O-H的氢键作用以及活性炭的离域π电子与CR分子的双键和芳环的吸引作用。由活性炭对染料的吸附实验可知,活性炭对多种类型的染料具有较强的吸附效果,应用在实际染料废水处理中存在可能。