随着工业化程度的不断推进,由此衍生出的环境问题也在不断地警示人们。其中,由化学、纺织、采矿、农业、化妆品、金属电镀、造纸和制革等作业过程中产生的大量化学物质的处理,一直是人们所关心的问题之一。这些化学物质中所含有的重金属离子,由于其本身具有的高毒、不可生物降解等特性,而无法经由水的自净作用被去除。从工业废水中除去重金属离子常用的几种方法包括化学沉淀、膜过滤、吸附、凝结/絮凝、光催化和生物处理等。经研究表明,吸附法是其中一种非常有效、易操作的处理方法。常见的吸附材料主要可以分为两类:合成聚合物和天然材料。本实验选取蚕茧以及微晶纤维素为原材料,分别制备了新型丝素蛋白气凝胶、纤维素气凝胶以及丝素蛋白/纤维素复合气凝胶。进一步地以硝酸铅、硝酸铜作为重金属源,以吸附时间、样品、溶液浓度以及溶液pH值作为单一变量,分别研究了上述三种气凝胶材料的离子吸附性能。(1)新型丝素蛋白气凝胶的制备及其离子吸附性能研究以蚕茧为原材料,经由脱胶、溶解获得丝素蛋白溶液,利用高速分散及冷冻干燥的方法制备新型丝素蛋白气凝胶材料,进一步探究其离子吸附性能。制备实验结果表明:以丝素蛋白溶液浓度以及分散速度为变量,成功制备了一系列具有三维多孔结构的新型丝素蛋白气凝胶材料。新型丝素蛋白气凝胶以β-折叠结构为主,具有较好的结构稳定性、孔隙率、溶胀率与吸水量。且整体具有较高的Pb(Ⅱ)与Cu(Ⅱ)吸附性能,Pb(Ⅱ)的吸附量远高于Cu(Ⅱ);样品SFA153具有较好的Pb(Ⅱ)吸附性能而样品SFA151的Cu(Ⅱ)吸附性能较好;SFA的离子吸附量均随离子溶液浓度及溶液pH值的增大而增大。(2)纤维素气凝胶的制备及其离子吸附性能研究以微晶纤维素为原材料,采用低温溶解及冷冻干燥的方法制备纤维素气凝胶材料,进而研究其离子吸附性能。结果表明:以溶解浓度为单一变量制备的一组纤维素气凝胶以无定形结构为主,具有相对较好的孔隙率,较高的溶胀率与吸水量。纤维素气凝胶整体对Pb(Ⅱ)及Cu(Ⅱ)都具有较高的吸附量,且对Pb(Ⅱ)具有更高的吸附量;溶液浓度增大对材料的吸附性能具有促进作用;酸性环境下,溶液pH值的增大能够给吸附提供更多游离态羟基促进吸附。(3)丝素蛋白/纤维素复合气凝胶的制备及其离子吸附性能研究以蚕茧及微晶纤维素为原材料,采用低温溶解、高速分散及冷冻干燥技术制备丝素蛋白/纤维素复合气凝胶材料,研究其吸附时间、样品、溶液浓度以及溶液pH值对离子吸附性能的影响。研究结果表明:以丝素蛋白溶液浓度及分散速度为单一变量制备的丝素蛋白/纤维素复合气凝胶具有丰富的三维多孔结构且表面壁层粗糙程度随丝素蛋白溶液浓度及分散速度的提高而加剧,具有较高的孔隙率,且亲水性、溶胀率与吸水量也同比丝素蛋白气凝胶材料有所提高。吸附实验阶段表明,丝素蛋白/纤维素复合气凝胶较之丝素蛋白气凝胶以及纤维素气凝胶表现出更好的离子吸附性能。综上所述,丝素蛋白/纤维素复合气凝胶拥有稳定的结构,可以通过两种材料的浓度配比以及高速分散转速来调控其形貌,具有较高的离子吸附性能,有望成为新型吸附材料运用于水处理等领域。