针对粉末活性炭对亲水小分子有机物吸附效率低和难以快速固液分离的问题,以粉末活性炭（PAC）、腐植酸盐（HS）、聚合氯化铝（PACl）为原料,通过化学沉淀法成功制备了粉末活性炭基复合材料PACMC（powdered activated carbon matrix composites）。运用静态吸附实验研究了PAC和PACMC对亲水性有机物吸附、重金属吸附和含油污水除油的性能。本文探明了PACMC的结构和活性官能团,揭示了其性能提升机理及其对不同类别污染物的吸附机理,并初步明确了实际应用过程中可能的影响因素,为其用于水处理提供科学基础和技术支持。论文主要研究结果如下:1.通过正交实验和优化实验确定了制备PACMC的最佳比例和反应条件。PACl为粘合剂,通过化学沉淀快速将HS和PAC有效结合,得到PACMC。通过扫描电子显微镜X射线能量色散谱仪（SEM-EDS）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱表征,确认了PAC、HS和PACl通过化学键生成了PACMC,证实了PACMC具有层状多孔结构和活性官能团,从而有利于传输扩散和化学吸附。2.运用静态吸附实验研究了PAC、HS、PACl和PACMC对罗丹明B（Rh B）的吸附性能,PACMC对Rh B的吸附能力是PAC的2-3倍。溶液p H对Rh B吸附影响显著,p H=4.5时,吸附效果最好(qe=28.56 mg·g-1,C0=40 mg·L-1);伪二级动力学方程能很好的描述Rh B在PACMC上的吸附行为,颗粒内扩散拟合表明其吸附分多步进行,化学吸附和内扩散均具有重要作用。等温吸附数据符合Dubinin-Radushkevich模型,其吸附机理为化学吸附;PACMC吸附Rh B的机理包括化学结合/螯合、疏水力作用和静电吸附。中性环境时PACMC对TCH的吸附效果最好,其对TCH吸附符合伪二级动力学模型,等温吸附数据符合Langmuir模型,表明既有化学吸附也有物理吸附,吸附容量可达26.27 mg·g-1。PACMC对除油后污水中的有机物去除率达88.4%。3.考察了PACMC对几种典型重金属离子的吸附性能。p H值对Cr（VI）的吸附容量影响显著,在较低的p H值下,PACMC对Cr（VI）的吸附能力较高,表明静电作用是二者发生结合的主要驱动力。Temkin等温模型的相关性最好,说明其吸附机理为化学吸附;同时动力学过程拟合表明,物理吸附和化学吸附可能同时存在,其吸附过程分多步进行,内扩散在吸附过程中发挥了重要作用。Cr（VI）在PACMC上的吸附为吸热和自发过程。p H值对PACMC吸附Ni（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）和钠离子的效果影响显著,PACMC吸附Ni（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）和钠离子的最佳p H值均在中性附近,均符合伪二级动力学模型,说明吸附过程中均有化学反应发生,但PACMC吸附Ni（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）为吸热反应,PACMC吸附Pb（Ⅱ）为放热反应,PACMC吸附Ni（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）符合Temkin模型,表明PACMC对Ni（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）的吸附是化学吸附。PACMC对Zn（Ⅱ）的吸附符合Freundlich模型,表明其吸附行为既有化学吸附也有物理吸附。PACMC可使模拟煤层气产出水中钠离子的浓度降至3.34 mg·L-1。4.通过静态吸附实验研究了PACl、PAC和PACMC对含油污水中有机物的吸附性能,结果表明PACMC对含油污水的吸附能力是PAC和PACl的2-3倍。溶液p H值对PACMC吸附去除含油污水中有机物的影响显著,p H=3时,吸附效果最好(qe=27.6mg·g-1,C0=300mg·L-1)。伪二级动力学方程能很好地描述含油污水中有机物在PACMC上的吸附行为,动力学拟合结果表明其吸附过程分多步进行,化学吸附、颗粒内扩散都起到了非常重要的作用。等温吸附数据与Dubinin-Radushkevich模型的拟合程度较高,证明其吸附机理为化学吸附。因此,PACMC处理含油污水的机理包括化学结合/螯合作用、疏水力作用和静电吸附作用。PACMC净化油田含油污水的最佳用量为130mg·L-1,此时去油率达94%;油含量降低,电导率随之增大。