作为我国重要商品粮基地的黑龙江省,玉米秸秆生物质分布广泛。而这些数量庞大的玉米秸秆资源还尚未达到充分利用的地步,秸秆焚烧现象依然时有发生、未焚烧秸秆也常弃置田边,要使玉米秸秆生物质得到有效利用,将它制备成生物炭似乎是一种不错的处理处置方式。生物质在限氧条件下热裂解产生的生物炭作为一种经济有效地处理重金属污染水体的吸附剂越来越受到人们的关注。因此,本文着力于研究生物炭及其改性材料去除水体中锌离子效果以及相关机制。不同类型生物炭由于制备方式和温度的不同,其微观形态、孔隙结构及化学性质存在明显差异。鉴于粘土中的蒙脱石具有较大比表面积、优异的吸附和离子交换性能,能够改善生物炭对重金属离子的吸附去除能力。本研究在已有生物炭研究的基础上,制备了不同温度和制备方式的四种改性生物炭。首先通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）、元素分析仪（EA）等表征手段分别探讨了玉米秸秆基生物炭及其改性材料的形貌特征、微观结构和表面性质,同时对生物炭及其改性材料对锌离子的去除效果进行了测试和比较,结果表明改性生物炭去除锌离子效果优于原始生物炭。更进一步地,采用比表面积、孔体积和孔径分析仪、傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析等手段表征改性生物炭的物理化学性质并以此分析并探究其去除锌离子机理。此外,还分别对改性生物炭的吸附性能、吸附动力学实验、吸附等温实验和热力学实验进行了系统测试和分析,进一步揭示了去除机理。以下为主要研究内容和结果:（1）生物炭对水中锌离子的去除效果不同温度制备出的生物炭表面孔隙和微观形貌有着较大差异。SEM观察显示,200°C HYC表面分布有较多的孔隙且其孔径比其它热解炭（350°C PYC、500°C PYC和700°C PYC）要小,而在高温热解条件下,生物炭的多孔结构可能被焦油破坏或堵塞,导致比表面积减小。XRD表明四种生物炭都有相似的衍射图片段。热解炭随着热解温度的升高,其主峰强度越大,且主峰位置似乎在缓慢向右移动,而水热炭的主峰和次峰的峰型很明显。EA分析表明,H/C、O/C和N/C的原子比也随着热解温度的升高而降低,表明羟基、羧基和氨基的数量减少。此外,从简单吸附实验数据可以看出去除锌离子效果最佳的生物炭是500°C PYC,其最大去除量达到6.41 mg·g^-1,其它三种生物炭200°C HYC、350°C PYC和700°C PYC分别对应的吸附量为3.95、2.25和2.18 mg·g^-1。（2）改性生物炭去除水中锌离子及其作用机制改性生物炭的SEM和EDS表征结果表明,蒙脱石多数形态呈小颗粒状负载于生物炭表面,表层检测到蒙脱石含有元素和化合物种类。低温N₂吸附结果显示,200°C HYC-MNT拥有最大的比表面积(4.72 m2·g^-1),350°C PYC-MNT、500°C PYC-MNT和700°C PYC-MNT比表面积依次增大。XRD结果证明了蒙脱石成功地负载在生物炭表面,蒙脱石特征峰出现在改性生物炭XRD图谱中。EA分析说明,改性生物炭芳香性结构更容易形成,蒙脱石中含有官能团使生物碳和蒙脱石之间的结合强度增强。FTIR结果表明,不同类型改性生物炭的官能团种类基本一致,包括O-H、C=O、C-O等。此外热解温度对复合物表层官能团数量和类型的影响更为显著。总体来看,改性生物炭中350°C PYC-MNT对水中锌离子的去除效果最好,最大吸附量能达到8.163 mg·g^-1。首先,改性生物炭的准二级动力学模型的拟合相关参数值均高于准一级动力学模型,说明吸附过程主要由化学吸附占主导。Elovich动力学模型说明改性生物炭对锌离子具有较高的表面活性。其次,Freundlich吸附模型拟合度更高,表明吸附过程主要以非均相表面的多层吸附为主。热力学实验说明,改性生物炭吸附锌离子是一个吸热过程且为自发反应。结合吸附实验模型拟合结果、FTIR官能团种类以及XPS特征峰分析,总结出羟基和硅烷醇基团（-OH,Si-OH）的强度变化对吸附性能有显著影响,从而间接表明官能团与吸附容量大致呈正相关。因此,除去改性生物炭孔隙结构对锌离子的物理吸附,羟基和硅烷醇的脱氢和络合也是改性生物炭去除锌离子一个重要的化学吸附机理。