生物质炭作为一类新型功能材料在环保农业领域已逐渐显示出一定潜力,但有关其对水中氟去除方面国内外却鲜有报道。本文开发高效率、低成本适合农村地区高氟水处理技术及相关设备。对生物质废弃物资源化利用及高氟水治理方面均具有重要的理论与实际意义。本文采用花生壳作为生物质炭来源,研究了钙修饰条件(钙修饰时间、Ca Cl2质量分数、固液比)对除氟率影响,选择除氟条件(t、投加量、氟初始浓度、p H)对除氟率的影响,比较了未修饰(1号炭)、炭化前修饰(2号炭)、炭化后钙修饰(3号炭)工艺,结果表明最佳制备工艺是炭化前钙修饰,在室温下,钙修饰最佳条件为30%氯化钙在固液比1:10钙修饰条件下,在100mg/L氟初始浓度,投加0.5g 2号炭,反应60min,p H在5-7时,2号炭除氟率最大,其值为86.8%,最大吸附量1.32mg/g。通过热力学、动力学研究、扫描电镜、能谱分析、洗脱实验和红外光谱分析揭示了钙修饰生物质炭除氟机理。钙修饰生物质炭除氟机理涉及表面吸附、负载在生物质炭表面钙吸附、氟化钙沉淀、表面官能团等多种反应。钙修饰负载在表面高钙量和多种官能团变化影响2号炭除氟能力主要原因,3号炭除氟能力取决于沉淀反应和C-H键变化影响除氟能力。炭化前钙修饰工艺更有利于钙负载在炭上和氟的去除。比较了NaOH溶液再生法、Na OH超声波再生法、高纯水超声波再生法的再生条件、选择最佳再生方法并初步探究超声波再生机理,结果表明:超声波再生法利于钙修饰生物质炭再生,Na OH再生液容易产生二次污染且成本高,因此最佳再生方法为高纯水超声波再生法。高纯水超声波再生法的最佳条件为超声波功率100W,再生15min。通过扫描电镜分析、能谱分析、粒径分析和红外光谱分析超声波再生,表明氢氧化钠为再生液使炭表面形态变化、负载钙量变少、粒径变小、表面官能团变化。但高纯水超声波再生法使表面形态、负载钙、粒径变化程度小,且不存在官能团变化。因而高纯水超声波再生后除氟效果好、易于多次再生。柱状实验结果表明柱高和流速对除氟效果均有影响,但柱高影响较大,最佳流速为5 m L/min、最佳柱高为10cm的炭层。除氟再生一体化装置运行结果表明装置出水量大于4.8L时出水平均除氟率低于80%,停止装置除氟过程,需通高纯水进行超声波再生,之后开始下一次除氟过程。除氟再生一体化装置多次运行结果平均除氟率基本保持不变。