废锂离子电池回收过程产生的废旧石墨负极由于含有重金属、有机物等而具有潜在的环境危害,其无害化处理及资源化利用近年来受到广泛关注。本论文总结了废旧石墨负极含有的杂质种类、性质和相应的除杂方法,通过系统表征、除杂以及机械力活化和原位负载实现了废旧石墨负极在重金属吸附过程中的应用,重点包括废旧石墨负极的杂质脱除、机械力活化提高吸附性能可行性的探究、机械力活化和原位负载协同提高吸附性能的机理以及复合吸附剂的吸附机理等研究。主要的研究内容与结论如下:(1)不同来源的废旧石墨负极所含杂质不同。将可能存在的杂质分为三类:第一类为电解液、粘结剂和导电剂,均可通过热解除去:第二类为固体电解质界面膜(SEI)、集流体铜箔(Cu)、集流体铝箔(A1)、铁的氧化物(FexOy)、镍钴锰的氧化物(Ni-Co-Mn-O)、Fe2TiO5和磷酸盐,均可用稀酸除去;第三类为α-Al2O3、TiO2和SiO2,不易被稀酸和稀碱除去。实验室拆解得到的废旧石墨负极(简称为石墨废料)的主要杂质为铜和有机物。工业再生流程产生的石墨浸出渣(简称为石墨浸出渣)的主要成分为层间轻微膨胀的缺陷石墨,所含杂质包括有机物、TiO2、α-Al2O3、SiO2、Fe2TiO5、铁的氧化物、磷酸盐、镍钴锰的氧化物。根据杂质种类和性质,选取了焙烧和酸浸结合的方法对两种废旧石墨负极进行除杂,得到了纯化石墨。(2)以纯化石墨废料为原料,通过机械力活化和原位负载二氧化锰(MnO2)成功制备得到了高效复合重金属吸附剂(AG@MnO2)。其对Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附容量分别为135.81 mg/g、370.4 mg/g、105.2 mg/g,高于许多先前的吸附剂,验证了机械力活化提高吸附性能的可行性。复合吸附剂吸附性能的提升源于高能球磨和原位负载锰氧化物的协同作用。MnO2的负载可增加复合吸附剂表面官能团的数量和复合吸附剂的电负性,进而提高吸附性能。高能球磨通过提高石墨的比表面积和反应活性提高了MnO2的负载量,并通过增加表面官能团的数量和增强cation-Cπ相互作用增强了复合吸附剂对重金属离子的吸附能力。在石墨废料研究的基础上,初步将纯化石墨浸出渣再生为AIG@MnO2复合吸附剂,对Cd(Ⅱ)的吸附量可达117.6 mg/g,优于先前研究中大部分吸附剂的吸附性能,为今后石墨浸出渣资源化再生的研究奠定了基础。(3)AG@MnO2复合吸附剂对Cd(Ⅱ)的吸附过程符合准二级动力学和Redlich-Peterson热力学模型,ΔGθ的计算值为-5.628 kJ/mol,说明Cd(Ⅱ)在AG@MnO2上的吸附为自发进行的多层吸附,吸附机理包括物理吸附。借助X射线电子能谱以及Zeta电位和pH值的变化,证实了 AG@MnO2对Cd(Ⅱ)的吸附机理包括物理吸附(静电吸附)和化学吸附(离子交换、表面络合)。AG@MnO2复合吸附剂可处理较宽pH范围(pH=4-7)的含镉废水,在吸附过程中稳定存在,且循环使用四次后,AG@MnO2复合吸附剂对镉离子的去除率仍然较高,证明复合吸附剂有一定的实际应用价值。