近年来,大量含有染料、重金属离子和有机物如蛋白质等污染物的废水排放入江河湖海,亟待处理。而得益于操作简便性,吸附法成为了处理废水的重要手段。然而目前现有的吸附剂依然存在价格昂贵,吸附效率不高等问题,阻碍了它们进一步应用和发展。因此,将价廉易得、可生物降解的纤维素作为吸附剂基质是功能吸附材料的重要研究方向。然而,由于天然纤维素内在的化学结构特点,它与水相中污染物之间的作用较弱,吸附性能较差。因此,将可对污染物产生良好作用的功能性化合物接枝到纤维素材料表面,是构筑高性能纤维素基吸附剂的重要方法。咪唑离子液体不仅可以与客体分子产生多重的相互作用,提高其吸附能力,同时其独特的结构可调性,使其适用于不同、化学改性反应的过程。此外,咪唑作为一种亲核试剂叔胺,可以与卤代烃易于发生烷基化反应,有利于对材料进行改性,生成和制备具有阳离子咪唑官能团的结构。因此,咪唑离子液体官能团修饰的功能性吸附材料在污染物分离和处理领域展现出卓越的应用特质。本文以纤维素材料为基质,咪唑离子液体作为改性剂,通过设计和调节不同的离子液体结构以及改性方法,获得针对不同水相污染物的纤维素基吸附功能材料。具体内容如下:(1)利用咪唑离子液体官能团与阴离子染料刚果红间可以产生多重相互作用的原理,本研究通过在纤维素上进行酯化反应和烷基化反应,制备了一种咪唑离子液体官能团功能化的纤维素纸基吸附材料。修饰后的材料,其Zeta电位和孔隙率等较原始纸基材料均有明显提高,咪唑离子液体官能团的接枝含量为1.2 mmol·g-1。另外,吸附实验证明,改性后材料对刚果红染料展现了良好的吸附性能,吸附量增至改性前的3.5倍,可达到563±21 mg·g-1。通过探究吸附机理发现,吸附量的显著增加是由于水相中咪唑离子液体官能团与刚果红分子间的静电作用、氢键作用和π-π共轭等多重相互作用力所致。(2)考虑到纤维素材料功能化过程中,反应条件对纸基材料性能的重要影响,本研究利用反应过程较为温和的纤维素氧化反应和席夫碱反应,通过设计合成含有氨基官能团的咪唑离子液体,成功制备了具有良好纸基形态的咪唑离子液体改性纤维素吸附剂。通过化学结构表征发现,所制备的纤维素吸附剂具有优异的离子液体接枝含量(2.1 mmol·g-1),将其用于水相中六价铬离子的吸附去除时,最高吸附量可达134 mg·g-1,是改性前纸基材料吸附量的5倍以上。通过结合吸附模型的拟合结果并表征吸附前后材料的表面形貌、化学结构和元素变化,发现咪唑离子液体改性的纸基吸附剂对重金属离子六价铬的去除过程不仅包括复杂的吸附作用,还存在将高毒性六价铬转变为较低毒性三价铬的还原过程。(3)为了进一步增强咪唑离子液体官能团修饰纤维素材料的吸附能力,本研究从增加作用位点和增强材料网孔结构两个角度出发,以含大量作用位点的聚咪唑离子液体作为改性剂,将具有高比表面积和多网孔结构的纤维素气凝胶作为基质,制备了聚离子液体改性的纤维素气凝胶吸附材料。该吸附材料表现出高孔隙率和强正电性,同时其聚咪唑离子液体的接枝含量为3.8 mmol·g-1。将所制备的功能化气凝胶用于牛血清白蛋白的吸附研究,由于聚离子液体中的咪唑阳离子官能团和氨基侧基可以与牛血清白蛋白产生静电相互作用、π-π堆积、氢键和疏水作用等多重相互作用,改性后的吸附材料吸附量可提高至918 mg·g-1。综上所述,本文以价格低廉、天然可降解的纤维素为基材,利用具有结构可调性的咪唑离子液体作为功能化试剂,通过一系列不同的修饰方法,设计、构筑了三种含咪唑离子液体官能团的纤维素基吸附剂,并探究了其吸附性能与吸附机理。该材料的成功制备,一方面能有效处理水相中染料、重金属离子和有机污染物,净化水资源,提高纤维素的利用价值;另一方面,为获得高效、环境友好、可持续的生物质吸附材料提供了新的研究思路和方案。