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生物炭（Biochar）材料由于具有潜在的、优异的物理化学性能以及应用前景,并且可以达到治理废弃物的目的,受到了越来越多的关注。水热炭化法（Hydrothermal Carbonization HTC）是制备生物炭的一种重要方法,其特点在于反应温度相对较低、反应条件易于调控、原料使用范围广。本论文主要利用水热炭化法易于调控反应介质的特点,在传统的水介质条件下制备得到水热炭,并在反应介质中引入KMnO4或MnSO4,利用不同的生物质原料制备改性水热炭。然后,对其制备过程、组成、结构、织构性质等进行表征,比较其对Pb（Ⅱ）的吸附热力学和动力学性质。本论文主要包括以下三方面的研究内容:1、KMnO4/MnSO4存在下水热法制备柳木炭及其对Pb（Ⅱ）的吸附作用以水曲柳生物质为原料,在220℃下利用水热法制备了未改性和MnSO4及KMnO4改性的柳木炭,分别标记为HC、M2HC、M7HC。通过测定和比较反应前后的pH、气体体积和水热炭产率,初步考察了MnSO4及KMnO4改性对水曲柳木屑水热炭化反应过程的影响,对所得到的柳木炭进行了元素和灰分分析,利用XRD、FTIR、SEM、XPS等多种仪器手段进行了表征,详细研究了它们对Pb（Ⅱ）的吸附作用。结果表明:（1）在MnSO4溶液、水和KMnO4溶液介质中水曲柳木屑水热炭化后,反应体系的pH值均降低,有酸性物质的产生;产生的气体体积依次增大;柳木炭的产率依次降低;KMnO4促进了生物质的炭化。（2）M7HC的无机灰分含量为11.6%,明显高于HC和M2HC;与HC相比,M7HC中C和H的含量提高,而M2HC中C和H的含量略有降低;KMnO4减少了柳木炭极性官能团的数量、降低了水热炭的极性。（3）三种柳木炭均为结晶度很低的类石墨炭,M7HC中含有Mn3O4和MnCO3微晶,并主要分布在炭颗粒的表面层;颗粒呈不规则、大孔颗粒,并且M7HC的颗粒尺寸小于HC和M2HC;M7HC的等电点pH≈7,而HC和M2HC的等电点pH≈4。（4）在较宽的pH（3-7）范围内M7HC对Pb（Ⅱ）的吸附去除率几乎为100%,明显优于HC和M2HC的吸附能力,吸附率由大到小的顺为M7HC>HC>M2HC。（5）Pb（Ⅱ）在HC、M2HC和M7HC上的吸附遵循Langmuir等温吸附方程,在pH=5.5和25℃条件下其饱和吸附量分别为24.28、21.52和95.05 mg/g,以M7HC的吸附量最大,分别是HC和M2HC的3.9和4.4倍。（6）Pb（Ⅱ）在HC、M2HC和M7HC上的吸附过程遵循准二级动力学方程,M7HC对Pb（Ⅱ）的吸附速率比M2HC和HC快。2、KMnO4浓度对水热法制备牛粪水热炭及其吸附Pb（Ⅱ）性能的影响以牛粪为典型畜禽粪便类生物质原料、以Pb（Ⅱ）为重金属离子模型污染物,考察了KMnO4改性对水热炭组成、结构及吸附重金属离子性质的影响,将得到的未改性和改性牛粪水热炭分别标记为DMHC和Mn-DMHC。结果表明:（1）DMHC和Mn-DMHC的灰分含量高,并且由于锰化合物负载Mn-DMHC的灰分含量比DMHC还高约3%。Mn-DMHC的C、H、N含量低于DMHC,而O含量较高。KMnO4改性提高了牛粪生物质的氧化程度,使表面有更强的极性、芳构化程度略低。（2）牛粪水热炭是由细小的颗粒团聚而成的不规则大颗粒,Mn-DMHC的尺寸比DMHC小。KMnO4改性使得牛粪水热炭的表面积由15.87提高到52.94 m2/g,孔容由0.056提高到0.145 cm3/g,KMnO4改性显著改善了牛粪水热炭的织构性质。（3）通过pH值影响和投加量影响实验确定DMHC和Mn-DMHC对Pb（Ⅱ）吸附的最适pH为5.5,最佳投加量为1g/L。（4）DMHC和Mn-DMHC对Pb（Ⅱ）的吸附过程符合准二级动力学方程,速率常数在0.042和0.89 g/（mg·h）之间。（5）Pb（Ⅱ）在DMHC上的吸附符合Freundlich等温吸附模型,而在Mn-DMHC上的吸附遵循Langmuir等温吸附模型。在pH=5.5及25℃条件下Pb（Ⅱ）在Mn-DMHC上的饱和吸附量达到82.25 mg/g。3、KMnO4溶液浓度对花生壳水热炭的形成及其对Pb（Ⅱ）的吸附性质的影响以花生壳为生物质原料,采用水热法分别在水溶液和KMnO4水溶液中制备出水热炭（PSC）和锰改性水热炭（5%PSC、10%PSC和15%PSC）,对这些花生壳水热炭进行了表征分析,研究了它们对Pb（Ⅱ）的吸附作用。结果表明:（1）通过锰改性显著提高了花生壳水热炭的灰分含量,所制备的水热炭（PSC和x%PSC）均为有序性很差的无定形炭或完全无定形炭,KMnO4改性会导致在其结构或孔道内部形成分散性的MnCO3,但比表面积、孔体积和孔径减小。（2）对三种锰改性与未改性水热炭,按吸附率大小排列顺序为15%PSC>10%PSC>5%PSC>PSC,锰改性明显提高了花生壳水热炭的吸附性能。（3）PSC和5%PSC的吸附过程遵循Freundlich吸附等温模型;而10%PSC和15%PSC的吸附过程遵循Langmuir等温吸附模型,其饱和吸附量分别为56.53mg/g和75.47mg/g。（4）PSC及三种锰改性水热炭对Pb（Ⅱ）的吸附均遵循准二级动力学方程,吸附过程主要受化学吸附机制控制,速率常数在0.2148.804 g/（mg·h）之间。