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为了去除水体中的重金属污染以及从水体中提取矿物资源,本论文采用热力学控制的溶胶凝胶法,以聚丙烯腈（PAN）为主要原料制备了一系列聚丙烯腈基高效吸附剂。值得注意的是,本论文所制备的吸附剂均为整体式材料,成功解决了传统粉体吸附剂不易分离的难题,且所有吸附剂均具有层次孔结构（大孔/介孔）,在降低离子内扩散阻力的同时最大限度地提高了吸附量。具体实验过程如下:在第一部分的工作中,通过热力学控制的溶胶凝胶法制备出具有层次孔结构的聚丙烯腈整体式材料基底,再将不同的官能团嫁接到该基底上制备出三种整体式重金属吸附剂,具体做法是:1、将二乙基三胺嫁接到聚丙烯腈基底上制备出胺基改性的聚丙烯腈（D-PAN）,2、经过氢氧化钠水解制备出羧基改性的聚丙烯腈（H-PAN）,3、将盐酸羟胺嫁接到聚丙烯腈上制备出胺肟基改性的聚丙烯腈（A-PAN）。通过傅里叶红外分析（FTIR）证实相应官能团被成功嫁接到聚丙烯腈整体式材料上。结合扫描电镜与氮气物理吸附分析证实了这三种吸附剂均具有层次孔结构。最后将这三种吸附剂用于铅离子吸附分离。通过实验,测得D-PAN、H-PAN、A-PAN饱和吸附量分别144 mg·g-1、206 mg·g-1、242 mg·g-1,三种吸附剂均表现出对铅离子良好的吸附性能。此外,本实验还详细的考察了吸附过程中的吸附动力学以及溶液p H、离子强度等对吸附过程的影响。同时也考察了吸附剂的再生性能,经过四次循环测试后,吸附量仍然能保持在70%以上。在第二部分工作中,采用热力学控制的溶胶凝胶法将水热法制备的纳米锰酸锂与聚丙烯腈进行复合制备出不同比例锰酸锂/聚丙烯腈整体式复合材料,再经过0.5 M HCl酸洗后制备出具有层次孔结构的整体式锂离子筛,并用于锂离子的选择性吸附。当锰酸锂/聚丙烯腈复合比例为1.2 g:0.8 g时锂离子饱和吸附量达到了27.3 mg·g-1,同时表现出了良好的吸附动力学,在4 h内可以达到吸附平衡。此外,为了测试吸附剂的再生性能以及展示整体式材料易于分离的优势,本实验将该整体式材料填充于吸附柱中用于锂离子吸附,吸附完成后用0.5 M HCl再生循环使用,循环吸附3次后吸附量可以维持在90%以上。总之,本研究中所制备的新型吸附材料具有制备周期短、操作方法简单、离子吸附能力强等优点,表现出极强的工业化应用潜力。