生物炭作为一种新型环境功能材料,在改良土壤理化性质、减少温室气体排放、生成可再生资源等方面都发挥着重要作用。在应用的过程中,生物炭的性能容易受到自身条件的限制,为了进一步改良生物炭的理化性质,揭示生物炭对重金属离子的吸附机理,本文采用聚乙烯亚胺（PEI,Polyethyleneimine）改性生物炭,研究其对水中的Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺的吸附效果。采用玉米秸秆生物炭作为基质,经过氢氧化钾处理后,PEI作为氨化剂、戊二醛作为交联剂制备出具有良好吸附性能的PEI功能化秸秆生物炭（PBC,Polyethyleneimine Modified Biochar）。通过使用比表面积及孔径分析、Zeta电位分析、傅里叶变换红外光谱（FTIR,Fourier Transform Infrared Spectrometer）、场发射扫描电镜（SEM,Scanning Electron Microscope）和能谱分析（EDS,Energy Dispersive Spectrometer）来表征PBC的结构特征和形貌特性。研究结果表明,改性前后的生物炭表面形貌特征发生明显变化,经过PEI修饰后,生物炭的表面由原始的粗糙状态变为较为光滑的状态,且表面空隙明显增多;EDS结果显示生物炭表面N含量显著增加,FTIR结果表明在波长1362 cm^-1处出现属于C-N的伸缩振动新吸收峰,均表明PEI被成功负载在秸秆生物炭表面;Zeta电位分析结果表明较高的pH条件有利于PBC对重金属离子进行吸附。通过控制溶液pH、反应时间、温度等环境因素研究PBC对重金属离子的吸附效果及吸附特性。PBC对三种重金属离子的吸附量均随着溶液pH的增加而上升,当溶液pH为9.0时,PBC对Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺的吸附量分别达91.36 mg/g、94.51 mg/g、82.26 mg/g。PBC对三种离子的吸附量均随着反应时间和溶液温度的增加而升高。PBC对Cu²⁺和Cd²⁺的吸附在80 min左右达到平衡,对Pb²⁺的吸附在160 min左右达到平衡。利用1 mol/L的硝酸对完成吸附过程的生物炭进行解吸,结果表明,在经历连续6个周期的吸附-解吸实验后,PBC仍然对重金属离子具有较高的吸附能力,说明PBC可以被重复利用,具有较高的经济价值。利用动力学模型及等温吸附模型对吸附结果进行拟合,对于Cu²⁺、Pb²⁺,一级动力学方程的拟合结果较好,R²值分别为0.960、0.943;对于Cd²⁺则是二级动力学方程拟合结果较好,R²达到0.996,说明PBC对Cd²⁺的吸附主要以化学吸附为主。Langmuir方程对吸附结果的拟合更好,说明吸附反应主要以单分子层吸附的方式进行,PBC对Cu²⁺、Pb²⁺和Cd²⁺的最大吸附量分别为513.31 mg/g、612.55 mg/g、301.04 mg/g。吸附热力学分析结果表明,三种离子的吉布斯自由能变ΔG<0、熵变ΔS>0,说明吸附反应可以自发进行,反应的焓变ΔH>0,说明反应为吸热反应。竞争吸附实验结果表明,PBC对三种重金属离子的选择吸附顺序为Pb²⁺>Cu²⁺>Cd²⁺,与它们在PBC上的吸附量顺序一致,说明Pb²⁺具有较强的吸附能力,相对来说容易被去除。综上所述,经过PEI修饰的生物炭对Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺均具有良好的吸附性能。采用硝酸解吸可实现重复利用。在以后的工作加强不同种类秸秆的对比研究,实现最大程度的降低制备成本,提高利用率。