硫酸根离子(SO4^2-)是水中常见的阴离子,过量存在会对生态系统和生物体造成显著危害。特别是含有高浓度硫酸根离子的酸性矿山废水,直接排入水体会导致水体酸化、环境污染,危及人类身体健康。吸附法是去除SO₄^2-的重要技术方法,研发快速有效、成本低廉、操作简单的吸附剂是吸附法的关键。近年来生物炭材料受到广泛关注,采用合适的改性方法可以提高其阴离子吸附性能。本研究以柚子皮作为原材料,分别采用浸渍-沉淀法和水热-沉淀法改性柚子皮生物炭,制备了两种改性吸附剂ZrPBC-1、ZrPBC-2,研究了其对SO₄^2-的吸附性能,并分析形态结构和吸附机理。采用浸渍-沉淀法制备了改性柚子皮生物炭ZrPBC-1,探究了pH值、初始浓度、反应时间和共存离子对SO₄^2-吸附的影响,并通过氮气吸附-脱附曲线、FE-SEM/EDS、XPS等表征手段分析了ZrPBC-1的表面结构。ZrPBC-1为介孔材料,平均孔径4.86nm;ZrPBC-1表面负载了Zr-OH官能团,其参与SO₄^2-的吸附过程。在初始pH值2.0～12.0范围内,ZrPBC-1在pH值为2.0时吸附能力最佳。吸附等温线研究表明,Langmuir吸附等温模型适合于描述吸附过程,说明ZrPBC-1吸附SO₄^2-为单层吸附,计算所得最大吸附容量为35.21 mg/g。模拟研究表明,吸附过程更符合伪二级动力学方程。共存离子中PO4^3-对SO4^2-的吸附有显著抑制作用,F^-次之,NO₃^-影响最小。为得到负载更均匀、再生性能良好的载锆生物炭,在浸渍-沉淀法的基础上,加入分散剂PEI和增加水浴加热条件,得到了改良的制备方法——水热-沉淀法。探讨了PEI投加量、滴定终点pH值、陈化温度、PBC加入量等条件对改性生物炭的影响,考察了pH值的影响,并探究了ZrPBC-2的再生性能和稳定性。实验表明,在加入5%的PEI、滴定终点pH值为9.0、室温下陈化和PBC加入量为1g时,制备的ZrPBC-2吸附能力最好。测试pH值在2.0～10.0范围内的SO₄^2-吸附量,发现pH值在2.0～3.0之间吸附良好,pH值为2.0吸附能力最佳。经过5次吸附-解吸循环,发现ZrPBC-2具有良好的再生性能。并且负载的锆氧化物比较稳定,Zr（Ⅳ）的浸出浓度基本保持不变。通过分析水中OH^-、Cl^-、SO₄^2-的浓度变化,以及FE-SEM/EDS、XRD、FT-IR、XPS等表征分析ZrPBC-2的表面结构,从定量和定性的角度探究了ZrPBC-2对SO₄^2-的吸附机理。结果表明,ZrPBC-2表面沉淀颗粒细小且均匀分布,推测为无定型结构的水合羟基氧化锆[ZrO（OH）₂（H₂O）₄]₄。在等温吸附实验中,OH^-的浓度变化和SO₄^2-的吸附量经线性拟合呈正相关,比例系数为2.38,大于OH^-和SO₄^2-的电荷比,有可能是Cl^-参与了反应。ZrPBC-2表面羟基（Zr-OH）在吸附后减少,同时水中OH^-增加,因此ZrPBC-2吸附SO₄^2-的反应机理可以概括为配体交换反应,主要是OH^-和SO₄^2-配体交换,Cl^-也有可能参与配体交换过程。