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工业废水中的镍排放导致严重的环境污染问题，并造成镍资源的浪费。利用农林废弃物类生物质吸附处理重金属成本低、易操作，吸附后生物质可通过热化处理回收重金属资源同时制备高附加值碳材料，因此具有很好的应用潜力。然而生物质的吸附效果不佳，对生物质进行改性处理是提高其吸附能力的重要方法。因此本文通过对比研究常见生物质改性方法及其改性后生物质吸附特性，阐明改性过程与吸附机理动态关系，旨在为开发适用于工业废水镍离子吸附的高效低成本生物质改性方法奠定理论基础。
本文首先对比了五种生物质经过酸、碱和强氧化剂改性前后对Ni2+的吸附能力，通过表征改性前后生物质的物化结构，研究影响吸附能力的主要因素。结果表明，经氢氧化钠、高锰酸钾改性后生物质吸附能力较好，例如，玉米芯经过高锰酸钾改性后对Ni2+去除率高达84.4%，吸附能力较原始生物质提升15倍以上。盐酸和氢氧化钠改性过程对生物质物理结构影响甚微，高锰酸钾改性后生物质的比表面积和孔体积略有提升，初步证明生物质改性过程中其化学结构的变化是其吸附能力提升的主要原因。
进而，探究生物质三组分含量与高锰酸钾改性生物质吸附能力之间关系。开展高锰酸钾对生物质三组分的改性吸附实验，通过多种表征手段分析玉米芯改性吸附前后物化结构变化，深入研究高锰酸钾对生物质的改性机理。结果发现，高锰酸钾对不同生物质的改性效果随生物质中木质素含量增加呈线性下降趋势。高锰酸钾改性玉米芯含有大量羧酸盐等含氧官能团，同时改性过程生成的MnO2被负载到玉米芯，共同促进对Ni2+产生高吸附能力。
最后，开展高锰酸钾改性玉米芯在不同条件下的吸附实验，对吸附过程进行吸附动力学和吸附等温线模型拟合，运用分子动力学模拟典型含氧官能团对Ni2+的吸附作用，研究高锰酸钾改性生物质吸附机理。结果表明，高锰酸钾改性玉米芯对Ni2+吸附过程符合拟二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温线模型，表明吸附过程速率控制步骤为化学吸附过程，理论Ni2+最大吸附量为35.6mg/g。几种典型含氧官能团对Ni2+吸附能力次序为羧酸根离子>>羧基>醛基>酯基>羟基>醚键，有机分子中羧酸根离子与Ni2+之间产生静电作用力极大增强了各含氧官能团对Ni2+的吸附能力，因此增大生物质中含氧官能团的电离能力是增强生物质吸附能力极为有效的方法。
本文首先对比了五种生物质经过酸、碱和强氧化剂改性前后对Ni2+的吸附能力，通过表征改性前后生物质的物化结构，研究影响吸附能力的主要因素。结果表明，经氢氧化钠、高锰酸钾改性后生物质吸附能力较好，例如，玉米芯经过高锰酸钾改性后对Ni2+去除率高达84.4%，吸附能力较原始生物质提升15倍以上。盐酸和氢氧化钠改性过程对生物质物理结构影响甚微，高锰酸钾改性后生物质的比表面积和孔体积略有提升，初步证明生物质改性过程中其化学结构的变化是其吸附能力提升的主要原因。
进而，探究生物质三组分含量与高锰酸钾改性生物质吸附能力之间关系。开展高锰酸钾对生物质三组分的改性吸附实验，通过多种表征手段分析玉米芯改性吸附前后物化结构变化，深入研究高锰酸钾对生物质的改性机理。结果发现，高锰酸钾对不同生物质的改性效果随生物质中木质素含量增加呈线性下降趋势。高锰酸钾改性玉米芯含有大量羧酸盐等含氧官能团，同时改性过程生成的MnO2被负载到玉米芯，共同促进对Ni2+产生高吸附能力。
最后，开展高锰酸钾改性玉米芯在不同条件下的吸附实验，对吸附过程进行吸附动力学和吸附等温线模型拟合，运用分子动力学模拟典型含氧官能团对Ni2+的吸附作用，研究高锰酸钾改性生物质吸附机理。结果表明，高锰酸钾改性玉米芯对Ni2+吸附过程符合拟二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温线模型，表明吸附过程速率控制步骤为化学吸附过程，理论Ni2+最大吸附量为35.6mg/g。几种典型含氧官能团对Ni2+吸附能力次序为羧酸根离子>>羧基>醛基>酯基>羟基>醚键，有机分子中羧酸根离子与Ni2+之间产生静电作用力极大增强了各含氧官能团对Ni2+的吸附能力，因此增大生物质中含氧官能团的电离能力是增强生物质吸附能力极为有效的方法。