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吸附法是一种高效、简便的去除污染水体中重金属的方法。生物炭作为一种效果优良的吸附剂材料,近年来被研究用于废水重金属的去除。本文将农业废弃物谷壳进行炭化,并对其进行酸、碱、氧化剂改性,筛选出对废水中Pb2+、 Cd2+吸附效果最佳的谷壳生物炭,然后对其负载磁性,制得一种可外加磁铁回收利用的新型磁性生物炭吸附剂(BC-Fe)。本文对BC-Fe进行比表面积、电镜、FTIR红外以及XRD等一系列表征分析,并结合单因素试验,研究了吸附时间、溶液pH、吸附剂添加量以及吸附体系温度等4个因素对单一重金属吸附体系和混合重金属吸附体系溶液中Pb2+、 Cd2+吸附效果,并对其进行吸附动力学、热力学分析,以期探究BC-Fe对溶液中Pb2+、Cd2+的吸附机理。同时还对BC-Fe进行了吸附-解吸试验,以及对实际废水小试处理,探讨了BC-Fe的再生及实际应用能力。主要结果如下：(1)改性生物炭的制备结果表明,生物炭对水溶液中的Pb2+、Cd2+吸附率随着炭化温度的升高而升高,且在初始浓度分别为50、20mg/L的Pb2+、Cd2+溶液中,4-BC-HNO3对重金属离子的去除率均能达到97%以上。在单一及混合重金属吸附体系中BC-Fe对Pb2+的去除效果均较Cd2+好,且在等离子浓度的混合吸附体系中,BC-Fe对Pb2+的比吸附量高于Cd2+,证明Pb2+比Cd2+更具竞争吸附优势,BC-Fe的吸附选择顺序为Pb2+>Cd2+。BC-Fe能用外加磁铁的方式从水溶液中方便快速地进行分离,循环利用。(2)表征分析表明,对生物炭进行负磁后使其的比表面积增大了40多倍,提供了更多的吸附位点,表面凹凸不平,微孔数较少,附着着许多细小的Fe3O4颗粒,有利于回收循环利用。磁性生物炭富含不饱和碳键以及羧基、羟基等活性基团,这些官能团可以通过离子交换、螯合等方式吸附金属离子。未经处理的生物炭为非晶体结构,含有SiO2,磁性生物炭中含有Fe3O4。(3)在单一重金属吸附体系中,BC-Fe对模拟废水中重金属离子Pb2+的吸附在2 h基本达到吸附平衡,对Cd2+的吸附达平衡时间为1 h。吸附效果主要受溶液pH值、吸附剂添加量、吸附时间等因素影响。在吸附剂投加量为0.100 g、溶液体积50 mL、温度为25℃、吸附时间为2 h、模拟含Pb2+废水初始浓度为100 mg/L时,BC-Fe对溶液中Pb2+的去除率和比吸附量分别为81.3%、40.6 mg/g;模拟含Cd2+废水初始浓度为50 mg/L时,同样条件下BC-Fe对溶液中Cd2+的去除率和比吸附量分别为72.9%、18.2 mg/g。(4)动力学分析表明,BC.Fe对Pb2+、Cd2+的吸附过程均能很好地与Lagergren准二级动力学模型拟合,相关系数R2均大于0.99,由其计算得出的平衡吸附量qc(mod)与试验所测值qe(exp)十分接近。等温吸附研究表明,Langmuir等温吸附方程能更好地描述BC-Fe对Pb2+、Cd2+的吸附行为,该反应近似单分子层吸附,在45℃时的理论最大饱和吸附量分别为53.2、18.8 mg/g。热力学研究表明,BC-Fe对Pb2+、Cd2+的吸附是自发的吸热反应过程,在温度较高时BC-Fe对重金属离子的吸附效果更好。(5)磁性生物炭的再生实验表明,硝酸能解吸BC-Fe表面附着的Pb2+、 Cd2+,再次使用时仍能去除溶液中大部分重金属离子,具有可多次回收利用的潜力。5次循环使用后,BC-Fe对废水中Pb2+、Cd2+的去除率仍然保持在60%左右。此外,BC-Fe是一种很好的工业废水深度处理吸附剂,它能快速地去除工厂经预处理后排放的工业废水中重金属污染物,并使其达到国家污水综合排放标准限值。