随着工业化和城市化进程加快,社会资源枯竭和环境污染问题日益突出,如何有效利用废弃资源治理环境污染已成为各国关注的热点问题。我国作为一个农业大国,农作物生物质资源丰富,然而目前多采用焚烧的方法处理农业废弃物,这不仅是对资源的极大浪费,同时也将对环境造成污染。生物质在热解过程中加入过渡金属离子可提高生物燃料的品质,同时可产生生物炭与金属纳米离子的复合材料,对环境的修复具有巨大的应用潜力。纳米零价铁因其颗粒小、比表面积大、反应活性强等优点被广泛应用于重金属污染物治理中。但纳米零价铁不稳定,极易与氧气和水发生反应;同时由于重力和磁力的存在极易发生团聚;且具有难分离回收的缺点,使其反应活性和重复利用率降低,抑制了其在工业中的应用。为解决此类问题,制备稳定化、易回收的纳米零价铁吸附材料,已成为当今迫切需要研究的课题。针对上述问题,本研究的主要工作及结果如下:（1）为提高纳米零价铁的稳定性,同时贯彻变废为宝的环保理念,本研究选用农业废弃物——玉米秸秆为原材料,通过在无氧条件下高温热解浸渍Fe³⁺的玉米秸秆粉末,一步合成了负载纳米零价铁的玉米秸秆生物炭（B-nZVI）,同时制备玉米秸秆生物炭（B）与其进行对比。此外,为改进粉末状吸附材料在工业实际运用中存在难回收和难重复利用的缺点,本研究借鉴生物包埋法,将B-nZVI包埋于具有生物相容性、生物可降解性优点的海藻酸钠小球中,制备了稳定化吸附材料——海藻酸钠/纳米零价铁生物炭小球（SA/B-nZVI）,同时制备了纯海藻酸钠小球（SA）与其进行对比。通过电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）对四种材料进行表征,表明纳米零价铁成功负载于生物炭上,负载的纳米零价铁未发现团聚,纳米零价铁粒径约为27.60nm,并均匀包埋于海藻酸钠小球中。（2）将四种材料用于水溶液中Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的吸附研究,并对其吸附条件进行优化,选出最佳吸附条件。研究表明,SA/B-nZVI小球对三种重金属的吸附能力明显高于其他三种材料。相较于B-nZVI而言,SA/B-nZVI由于传质阻力增加、接触面积减小等原理导致其去除时间增长。但同时,由于海藻酸钠中富含能与重金属络合的羟基、羧基等基团,所以随着时间的增长其重金属吸附量将大于B-nZVI。最佳吸附条件下,对于Pb²⁺而言,B、B-nZVI、SA、SA/B-nZVI的最大吸附量分别为:50.21 mg/g、103.43 mg/g、221.80 mg/g、349.45 mg/g。对于Cu²⁺而言,B、B-nZVI、SA、SA/B-nZVI的最大吸附量分别为:20.22 mg/g、60.46 mg/g、113.64 mg/g、146.83 mg/g。对于Cd²⁺而言,B、B-nZVI、SA、SA/B-nZVI的最大吸附量分别为:10.08 mg/g、48.28 mg/g、72.40 mg/g、105.56 mg/g。（3）对B-nZVI和SA/B-nZVI小球进行动力学拟合,表明两种吸附材料均符合准二级动力学吸附模型,说明该吸附过程以化学吸附为主。对B-nZVI和SA/B-nZVI小球进行等温线研究拟合,结果表明其符合Langmuir吸附。由Langmuir计算出B-nZVI对Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的理论饱和吸附容量分别为107.64mg/g、66.27 mg/g和51.84 mg/g;SA/B-nZVI对Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的理论饱和吸附容量分别为350.88 mg/g、153.14 mg/g和108.69 mg/g。对SA/B-nZVI小球进行热力学研究,表明该吸附过程是自发进行的吸热过程。（4）对SA/B-nZVI小球进行竞争吸附研究,研究表明,Pb²⁺的存在对小球吸附Cu²⁺和Cd²⁺的影响最大。采用包埋法制备的SA/B-nZVI,相较于其他材料,降低了纳米材料在水中可能存在的环境风险,易于分离,提高了出水水质。重复使用5次后,对Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的去除率分别为87%、79%和73%。（5）将SA/B-nZVI小球用于模拟人工湿地基质中,探究其在实际重金属污染去除应用中的可行性。结果表明,模拟人工湿地滤料中添加SA/B-nZVI小球可以提高Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺的去除率,且去除率随着SA/B-nZVI小球添加量的增加而增加,且经过三次重复使用,模拟人工湿地对Pb²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺的去除率分别为94.24%、86.36%和83.12%。研究表明,将SA/B-nZVI小球用于人工湿地中重金属污染的去除有一定的可行性。