湖库是人类生存和可持续发展的重要水资源,湖库水环境安全关乎着人类的生活健康和社会的安全生产。近年来,湖库饮用水中锰离子(Mn2+)的季节性超标是供水中一项棘手问题,对人类健康构成较大威胁,因此需要开发一种可行的处理技术以应对供水中此类突发性锰污染现象,来缓解供水压力,保障供水安全。生物炭作为一种价格低廉、环境友好的吸附材料,通过将其改性制备后可在重金属离子的捕集方面表现出优良的性能,在水环境修复领域有着较大的应用前景。基于此,本课题拟使用碱处理改性水稻秸秆生物炭,在实验室条件下获得对Mn2+去除性能较好的功能材料,阐释生物炭对Mn2+去除的作用机制,并分别探究在固定床吸附柱工艺和生物炭耦合氧化剂系统中对Mn2+的去除效果。研究成果可望为湖库供水中快速、高效去除Mn2+提供策略方法,为湖库季节性锰污染控制和安全供水提供技术支撑。主要内容和研究结果如下:首先,使用水稻秸秆作为原材料,在600℃下分别制备了未改性（BC）、碱前处理改性（Pre-BC）和碱后处理改性（Post-BC）生物炭。其中,BC、Pre-BC和Post-BC在静态吸附条件下获得的最大吸附容量分别为20.59、28.37和8.06 mg g-1,且生物炭吸附Mn2+过程中较符合的拟合模型为Langmuir吸附等温线模型和拟二级动力学吸附动力学模型。以此三种生物炭为基础,继续探究了生物炭对Mn2+的吸附作用,发现吸附过程中起主要作用的是沉淀和阳离子交换,其所占的比例分别为43.38%～69.15%和38.05～55.79%。分析表明,Mn（Ⅱ）颗粒（Al-Si-O-Mn和MnCO3）和微量的氧化后的Mn（Ⅳ）颗粒（MnO2）是形成沉淀的主要原因;碱金属和碱土金属促进了生物炭与Mn2+之间的阳离子交换,吸附过程中阳离子交换作用的主要贡献离子是Na+、Mg2+和Ca2+。其次,研究了热解温度（400、500和600℃）和改性条件（未改性、碱前处理改性和碱后处理改性）对生物炭吸附性能的影响,并考察了将其应用于生物炭固定床对Mn2+的动态吸附特性。研究表明,生物炭在静态吸附状态下所拥有的吸附能力越强,其在固定床动态吸附过程中的穿透点（Ct/C0=0.1）和饱和点（Ct/C0=0.9）时间越长;当分别提高Mn2+初始浓度和进水流速时,固定床吸附的穿透点和饱和点时间也会缩短。Thomas模型能较好的拟合生物炭固定床吸附过程,表明动态吸附过程中,生物炭对Mn2+的去除也是由化学吸附主导;Thomas模型用来预测了不同类型生物炭、不同初始浓度,不同进水流速等条件下固定床吸附工艺的运行状况,为吸附柱的实际运行提供理论指导。最后,将BC600和Pre-BC600耦合典型的氧化剂（KMnO4和NaClO）,可以辅助强化这两种氧化剂对Mn2+的去除效果。在初始Mn2+浓度为5 mg L-1、生物炭投入量为0.2 g L-1时,氧化剂用量为理论完全氧化一半的情况下,BC600和Pre-BC600分别耦合KMnO4氧化工艺可以将Mn2+的去除效率最大提升13.66%和6.12%;在同样条件下,BC600和Pre-BC600分别耦合NaClO氧化工艺可以将Mn2+的去除效率最大提升25.22%和8.93%。由此可以得出结论,生物炭对NaClO氧化的辅助强化效果要优于辅助强化KMnO4氧化。当NaClO用量为理论完全氧化剂量时,未添加生物炭的单独NaClO对Mn2+的氧化去除率为75.45%,而Pre-BC600耦合NaClO可以对Mn2+的去除率提高至99.06%,处理后出水Mn2+达到《GB 5749-2022生活饮用水卫生标准》。本课题深入探究了生物炭碱改性强化去除Mn2+的作用机制,为生物炭的实际应用奠定了理论基础。同时分析了生物炭固定床对Mn2+动态连续去除情况和生物炭耦合不同氧化剂对Mn2+的去除效果,对后续深度去除Mn2+、提高饮用水安全具有指导意义。