本文以水稻秸秆为原料,选用腐殖酸和3-巯丙基三甲氧基硅烷（3-MPTS）作为改性试剂,通过不同热解温度（300、500和700℃）制备九种水稻秸秆源生物炭（BC300、BC500、BC700、HBC300、HBC500、HBC700、SBC300、SBC500和SBC700）,并采用p H值测定、比表面积及孔结构（BET）分析、灰分含量分析、元素分析、零电点分析、表面形貌分析、傅里叶红外光谱（FTIR）分析、X射线光电能谱分析、X射线衍射分析和Boehm滴定分析等表征方法探究秸秆源生物炭的表面物理、化学性质。采用静态吸附实验研究生物炭及改性生物炭在不同反应时间、Cd2+的初始质量浓度、p H和离子强度对水中重金属Cd（Ⅱ）的吸附性能影响,并采用DFT计算和相关表征数据探究生物炭对Cd2+的微观吸附机理,且定量分析阳离子交换作用、沉淀作用、络合作用和其它作用对Cd2+的吸附量。经上述研究,得出以下主要结论:（1）热解温度显著影响了生物炭及改性生物炭的理化性质,低温（300℃）腐殖酸和巯基改性的生物炭的比表面积、元素组成和官能团含量与种类均得到有效改善。而中高温（500～700℃）改性生物炭的理化性质并未得到有效改变。（2）静态吸附实验结果表明,生物炭及改性生物炭对Cd2+的吸附性能按顺序排列为:SBCs>HBCs>BCs。其中,SBC300对Cd2+吸附能力最大,其对Cd2+吸附符合准二级动力学和Langmuir模型。当p H为7.0,离子强度为0.01 mol·L-1时,其对Cd2+吸附量最大,为46.5 mg·g-1。（3）DFT计算结果表明生物炭结构中的π电子、孤对电子和电子供体基团的区域是与Cd2+结合的主要反应场所,其中-COC-与Cd2+的结合能数值最高,为-249.21 kcal·mol-1,在-COO-Cd中O-Cd键的键长最短,而-SH与Cd2+的结合能数值较低且S-Cd键的键长较短。这影响了腐殖酸改性和巯基改性生物炭对Cd2+的吸附反应速率。（4）热解温度影响了生物炭（BCs）及改性生物炭对Cd2+的吸附途径,阳离子交换作用和沉淀作用主要是生物炭（BCs）对Cd2+的吸附途径。巯基改性后,沉淀作用成为SBCs吸附Cd2+的主要吸附途径,以Cd S沉淀为主。腐殖酸改性后,络合作用对Cd2+的吸附量逐渐增大,且含氧官能团中的羧基（-COOH）主导了HBCs对Cd2+的络合作用。