绿色化学,可持续性和生态效率是下一代工业化学过程发展的导向。未来不可再生资源（石油,煤和天然气）的枯竭以及由石油基聚合物引起的环境污染问题激发了对可再生资源不断增长的需求,这些可再生资源是可生物降解的、非石油类的、碳中性的,对环境、动物、人类健康和安全具有较低的风险。天然高分子因其可再生性、环境友好性被认为是替代石油基产品的优良选择,其中,纤维素由于其储量丰富、来源广泛、安全无毒、具有生物降解性,在水环境修复领域具有广阔的应用前景。本论文以纤维素为基体,以特异性吸附能力的无机纳米粒子为功能性填料,通过简便、绿色的方法制备纤维素基复合吸附剂,用于水环境中重金属离子、低浓度PO₄^3-和Cr₂O₇^2-的吸附去除。主要内容如下:（1）以纤维素为基体,羧基化磁性纳米粒子和酸活化的活性炭为功能性填料,通过碱/尿素水溶液体系溶解纤维素,采用挤压滴落固化技术制备球状磁性纤维素基复合吸附剂。系统研究其形貌结构和理化性质,通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学研究其对Cu²⁺,Pb²⁺和Zn²⁺的吸附行为;并通过解吸再吸附实验评价其在实际应用过程中的重复使用性能。结果表明制备的磁性纤维素基复合吸附剂具有高的含水率、孔隙率和较大的比表面积;对重金属的吸附过程是自发进行的吸热反应,主要通过静电作用与重金属发生吸附反应。（2）将酸活化的膨润土和改性磁性纳米粒子分散于碱/尿素水溶液体系,以此混合溶液溶解纤维素,通过挤压滴落固化技术制备包埋酸活化的膨润土和改性磁性纳米粒子的球状纤维素基复合吸附剂。系统研究其形貌结构和理化性质,结果表明所制备的磁性纤维素基复合吸附剂具有高的含水率、孔隙率和较大的比表面积;吸附实验表明,该复合吸附剂对Pb²⁺的吸附过程是自发进行的吸热反应,主要通过静电作用与重金属发生吸附反应。再生循环实验表明,该复合吸附剂具有较好的稳定性、便易的操作性和可再生循环利用能力。（3）以纤维素作为载体,在碱/尿素水溶剂体系溶解的纤维素溶液中共混磺酸盐改性的Fe₂O₃纳米粒子,通过清洁、绿色的技术制备纤维素/金属杂化凝胶吸附剂。系统研究其形貌结构和理化性质,结果表明该杂化凝胶具有三维网络多孔结构;吸附实验表明,该杂化凝胶对痕量PO₄^3-的去除效率达到90%以上,剩余磷浓度仅为0.15 mg/L,达到世界卫生组织（WHO）规定的排放要求;溶液pH和离子强度对PO₄^3-吸附量有显著影响;水体中常见共存阴离子对PO₄^3-吸附量几乎没有影响;杂化凝胶对PO₄^3-的去除过程主要通过静电吸引和形成内圈络合物而发生吸附作用。（4）结合宏观和微观光谱测量来阐明纤维素/金属纳米杂化物的固化机理以及该杂化物对Cr（VI）去除过程的吸附机理。溶解的改性Fe₂O₃纳米颗粒以Fe（OH）₆^3--SO₃^-的形式存在,可能与纤维素发生强的氢键作用。此外,Fe（OH）₆^3--SO₃^-大的空间位阻可以增加纤维素分子链间的距离,有助于其快速溶解;纤维素/金属纳米杂化体通过Fe₂O₃的Fe原子和SO₃^-基团上的氧原子与Cr₂O₇^2-发生相互作用,从而达到吸附去除Cr₂O₇^2-的目的。总之,本论文设计的纤维素基复合吸附剂具有较好的稳定性、便易的操作性和可再生循环利用能力,对水环境中污染物具有高效的去处能力,在安全水净化领域具有广阔的应用前景。