磷肥生产过程中会产生大量含有氮、磷和氟的废水。因此,将含磷废水中的氟化物去除的同时高效回收氮磷,对氟化物污染的避免以及氮磷的资源化再利用具有重要意义。吸附法由于其操作便利、可回收性能好等优点而在水体中氮磷回收方面受到普遍关注。其中,生物炭因其原材料来源广泛、成本较低以及多孔结构等特性,有利于对水体中氮磷的吸附和回收。然而,由于原始生物炭表面通常带负电,对磷酸盐的吸附性能相对较差。因此,需要进行改性处理,以提高其对不同污染物的吸附性能和应用潜力。赤泥作为一种使用铝土矿生产氧化铝的过程中产生的工业固体废弃物,含有较多的金属氧化物,将其作为改性剂可增加生物炭表面金属活性位点的数量,从而促进生物炭对氮磷的吸附。但目前关于利用赤泥改性生物炭回收水体中氮磷方面的研究相对较少,其吸附性能及机理尚不明晰。为有效回收含磷废水中的氮磷,实现工、农业典型固体废弃物的资源化利用,本研究以酒糟、油菜秸秆和松木屑为原料,采用一步热解法将其与赤泥共热解制备赤泥改性生物炭,用于吸附回收水中的铵和磷酸盐。探讨了赤泥改性生物炭对铵和磷酸盐吸附能力的影响因素,通过XRD和XPS等表征手段、吸附模型及位点能量分析探讨了主要的吸附机理。通过固定床柱实验研究了动态条件下赤泥改性生物炭对铵和磷酸盐的吸附性能。在此基础上,将赤泥改性生物炭应用于浮选尾矿废水氮磷回收,以评估赤泥改性生物炭在实际废水中的应用潜力。通过植物发芽与生长实验研究了负载氮磷后的赤泥改性生物炭对植物发芽和生长的作用。主要研究结果如下:(1)对原始和赤泥改性生物炭的表征结果表明,原始/赤泥改性生物炭的p H随着热解温度的升高而逐渐增加,Zeta电位随着溶液p H的升高而逐渐降低。相比于原始生物炭,赤泥改性生物炭的C–O、C–C和Fe–O等官能团和钙、硅、铁和钾等金属元素的含量增加,阳离子交换量(CEC)、比表面积和总孔容积增大,表明赤泥成功地负载到生物炭上。(2)不同影响因素对赤泥改性生物炭吸附氮磷的研究结果表明,溶液p H会显著影响赤泥改性生物炭对铵和磷酸盐的吸附效果,最适宜铵和磷酸盐吸附的溶液p H分别为8.0和3.0。Ca²⁺和Mg²⁺对铵的吸附影响最大,对磷酸盐的吸附影响最大的是HCO₃^-和F^-。结合生物炭的理化性质表征、吸附动力学、吸附等温线和位点能量分析研究,赤泥改性生物炭对铵的吸附机理以表面官能团与铵的相互作用为主,对磷酸盐的吸附机理主要为表面沉淀。(3)固定床柱实验研究结果表明,当赤泥改性油菜生物炭(RM/RSBC)添加量为0.5 g、含磷量为50 mg/L(对应氮浓度为67.85 mg/L)和流量为1 m L/min时,固定床柱对铵和磷酸盐的动态吸附性能较好。模拟废水中氟化物的去除研究结果表明,沉淀过程可有效去除废水中90%的氟化物。将生成的沉淀过滤后,添加0.9 g的RM/RSBC可有效回收溶液中的铵和磷酸盐。经过氟化物的预沉淀后,RM/RSBC固定床柱具有较为明显的废水水质处理效果,为实际含磷废水的处理提供较为扎实的理论基础。(4)氮磷释放研究表明,负载了氮磷的RM/RSBC具有良好的稳定性。植物发芽和生长的影响研究表明,添加大于0.5 wt%的吸附了氮磷的RM/RSBC后,可显著促进绿豆的发芽和生长(P<0.05)。