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随着社会的发展尤其是工业的发展,重金属污染已经成为日益严重的环境问题。环境中的重金属具有毒性大、富集性和不易降解性,对人类健康和生态环境造成严重的威胁。目前我国重金属污染主要来源于重金属开采、冶炼、加工过程,造成不少重金属进入大气、水、土壤。重金属污染主要表现在水污染中,其危害程度取决于金属的浓度及存在的价态和形态,所以水样中重金属的形态分析和去除重金属是非常重要的。重金属离子的形态是不能直接用原子发射光谱(AES)和原子吸收光谱(AAS)等仪器检测出来的,而需经过样品预处理、富集、分离等过程。常用分离富集重金属离子的处理技术有：化学沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法和吸附法。吸附法由于操作简单、成本较低而被广泛应用。近年来,介孔材料由于存在高的比表面积、纳米尺寸和表面易功能化等特性而被广泛用作去除污染物的吸附剂,尤其是M41S系列的介孔材料已经成为较理想的去除废水中重金属离子吸附剂。作为M41S系列的一种介孔材料,MCM-48具有两套螺旋三维孔道,有优良的传输性能,不易造成吸附分子移动的障碍,是一种很好的分离富集材料。介孔材料MCM-48比表面积大,孔道内表面易于有机修饰,孔径分布均匀,水热稳定性好。MCM-48已经成功被研究者用于吸附金属离子。为了提高对目标污染物的吸附容量,很多学者对介孔材料的制备方法进行改进或用硅烷偶联剂对介孔材料进行表面修饰。本论文以介孔材料MCM-48为载体,通过直接合成法和共缩聚法分别合成了无机和有机功能化的MCM-48介孔材料,并用于分离和去除重金属离子的吸附剂。在前人报道的基础上,本文涉及四个部分的工作：1.通过水热直接合成法以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(P123)为共模板剂,以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,偏铝酸钠为铝源合成介孔材料Al-MCM-48,并用XRD、氮气吸脱附和SEM进行表征。利用ICP-AES研究了合成的Al-MCM-48对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能,并将其用于水样中铬的形态分析。探讨了pH、Al-MCM-48用量、洗脱剂浓度和共存离子等实验参数对分离和测定Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的影响。结果表明,pH为4-10时,Al-MCM-48吸附Cr(Ⅲ),而Cr(VI)留在溶液中；吸附的Cr(Ⅲ)用3.0mol/L的盐酸作为洗脱剂。该法对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的检出限(3σ)分别为19μg/L和12μg/L,其相对标准偏差小于3.5%(n=10,C=2mg/L)。该法对环境水样中铬的形态分析有很高的选择性。2.采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(P123)为共模板剂,用共缩聚法合成了巯基功能化MCM-48(SH-MCM-48)。合成的材料通过XRD、FT-IR、SEM和热重分析进行表征,并探讨了SH-MCM-48吸附水溶液中锌离子的研究。实验主要探讨了pH,金属离子浓度,吸附时间等实验参数对吸附的影响。SH-MCM-48对锌离子的最大吸附量在303K,313K和323K温度下,分别为30.12mg/g,34.01mg/g和38.02mg/g。结果得出,吸附动力学数据,遵循拟二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich模型。3.采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(P123)为共模板剂,通过同时加入正硅酸四乙酯(TEOS)和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和3-巯丙基三甲氧基硅烷共缩聚合成双功能化MCM-48材料,并用X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和热重分析进行表征。本文研究了双功能化MCM-48介孔材料对Zn(Ⅱ)的吸附性能,并探讨了pH、温度、时间等实验参数对吸附Zn(Ⅱ)的影响。结果表明,吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温模型,动力学符合拟二级动力学方程。4.采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(P123)为共模板剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,共聚法合成氨基功能化MCM-48介孔材料(NH2-MCM-48)。NH2-MCM-48介孔材料表面氨基基团的存在用红外光谱来证明,并用热重分析得出介孔材料中氨基的含量。NH2-MCM-48介孔材料对重金属离子Zn(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能进行了研究。结果表明,NH2-MCM-48对这四种离子都有较好的吸附效果,并将NH2-MCM-48介孔材料用于实际水样中Zn(Ⅱ)的吸附。