近年来，随着全球工业和经济的不断发展和进步，水体污染问题日益严重，其中重金属污染问题尤为突出。吸附法是一种成本低廉，应用广泛的重金属治理方法。其中生物炭作为一种新型的吸附剂具有安全、无污染、原料广泛的特点，使其在治理水体重金属污染问题上有着广阔的发展前景。现阶段生物炭研究主要集中在单组分体系重金属离子去除，而在实际废水中成分复杂，包含多种重金属及其他污染物，因此如何获得具有高选择性的生物炭，是目前研究的主要方向。本研究采用浸渍-热解法制备MgO负载生物炭，通过对生物炭吸附等温特性、吸附动力学、抗酸能力、抗干扰能力和动态吸附等性能进行探究，根据实验以及表征结果对其吸附机理进行了分析，采用Comsol Multiphysics软件对动态吸附进行模拟评价。主要研究结果如下：
　　以木糖渣为生物质原料，制备基底生物炭AM-400，采用浸渍-热解法制备MgO负载木糖渣生物炭(MgO-ABC)。MgO-ABC的Pb(Ⅱ)吸附量高达880.1mg/g，对Cd(Ⅱ)的吸附量为425.3mg/g。Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附与Langmuir吸附等温模型拟合程度更高，MgO-ABC对Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)的吸附为单分子层吸附。而Pb(Ⅱ)动力学更加符合拟二级动力学；拟一级动力学模型对Cd(Ⅱ)吸附过程拟合程度更高。初始pH主要通过溶液中H+消耗生物炭表面的MgO，以及通过低pH时H+与重金属离子之间的竞争作用占据生物炭表面大量的吸附位点，来影响重金属吸附能力。MgO-ABC吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)主要机理均为离子交换和沉淀反应，沉淀反应的产物分别为Pb3(OH)2(CO3)2以及CdCO3，其中二氧化碳有利于碱式碳酸铅沉淀的生成，阳离子-π键的络合反应也对Cd(Ⅱ)吸附有促进作用。
　　在多种重金属共存的体系中，对MgO-ABC的吸附能力进行研究。在Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)二元体系，Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)吸附相互抑制。在Cd(Ⅱ)添加量为1.5mmol以及pH为4.0时，Kr达到峰值，MgO-ABC对Pb(Ⅱ)的选择性吸附能力最强。在双组份体系中，Pb(Ⅱ)对Cd(Ⅱ)吸附抑制的主要原因可能是Pb(Ⅱ)更易与含氧官能团发生反应，以及Pb(Ⅱ)吸附形成的Pb3(OH)2(CO3)2沉淀稳定性要高于CdCO3。然而阳离子-π键的络合反应使得生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附能力增加，但该反应不是主要反应机理，对复合体系吸附影响较小。
　　最后，采用Comsol Multiphysics建立相应的吸附模型，评价吸附床层吸附性能以及预测吸附柱处理效果。床层高度、进水流速以及进水浓度分别通过增加活性位点，增加溶液停留时间、增大传质速率和增大传质驱动力来影响穿透
　　时间。进水速率越快，床层高度越大，初始Pb(Ⅱ)浓度越大，所需穿透时间也就越短。床层高度与进水流速的改变不影响吸附平衡以及生物炭的吸附能力，仅仅改变达到最大吸附量所需时间。而初始进水浓度改变，除影响达到最大吸附量所需时间外，还会影响生物炭的最大吸附量。MgO-ABC对Pb(Ⅱ)动态吸附的穿透曲线可以用Thomas模型进行描述，通过计算，理论平衡吸附量Qe为780.4mg/g。