21世纪随着社会经济的高速发展,世界正面临着环境、能源、材料等领域空前挑战。植物纤维素是一种廉价、量广、易降解、生物相容性好的天然高分子。但纤维素分子间和分子内氢键和纤维素表面基团过于单一,致使纤维素应用受限,尤其在复合材料和废水处理领域。目前控制工业废水中重金属排放法规越来越严厉,各种去除重金属离子方法被大量使用,如化学沉淀、离子交换、吸附、纳滤、超滤、反渗透、电化学、电渗析等方法。目前吸附是一种有效、经济的方法,由于简单、有效、易操作和可重复使用等优点而被广泛研究。为提高植物纤维素对重金属离子的吸附量,本文采用环氧氯丙烷、乙二胺、二硫化碳对纤维素进行改性。将改性后的纤维素衍生物与羧甲基纤维素钠(CMC-Na)溶于氢氧化钠/硫脲体系后,用环氧氯丙烷进行交联得到纤维素基水凝胶吸附剂。讨论了初始浓度、pH、离子强度、温度对吸附剂吸附性能的影响。单组分吸附曲线表明Pb2+、Cu2+、Zn2+满足Langmuir等温吸附模型且最大吸附量分别是558.9、446.2、363.3 mg·g-1,吸附过程满足拟二级吸附动力学且为自发放热过程。在双组分系统中采用Competitive Langmuir isotherm模型模拟数据,结果显示实验数据和模拟数据间的误差均小于20%,表明该模型可对双组份重金属离子吸附进行较准确的预测。FTIR、SEM-EDAX、ICP-OES表明该吸附机理包括配位、离子交换、静电吸附等作用。为解决纤维素与树脂复合材料相界面“不相容”的问题。本文采用以苯乙烯(St)和己酸烯丙酯(AH)为核层共聚单体,丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)为壳层共聚单体,以十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)为乳化剂,2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐(AIBA)为引发剂,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDGMA)为交联剂制备出“硬核软壳”的核壳型阳离子乳液。透射电镜(TEM)、动态光散射多角度粒径、Zeta电位分析仪测试结果表明制备的乳液粒径分布较宽(PDI=0.314),平均粒径84.95nm,Zeta电位32.8mv。在吸附过程中乳胶粒子分布较宽致使出现两段吸附。第一段符合拟一级动力学吸附模型,第二段符合拟二级动力学吸附模型。活化能表明吸附过程先是物理吸附后是化学吸附。在高浓度下的活化能较高且吸附速率小于低浓度的吸附速率,表明了该过程受活化控制。在低浓度下活化能较小,吸附速率较大则为扩散控制。当额外补加乳化剂时,低浓度下吸附率由60%增大到90%以上。通过红外(FTIR)、扫描电镜(SEM)、热重(TGA)、比表面积仪(BET)、接触角表明乳胶粒被成功的吸附在纤维素表面。在303 K时纤维素对乳胶粒的饱和吸附量520 mg·g-1。改性纤维素的接触角随吸附量的增加随之增大。当吸附量为196 mg.g-1时纤维素的接触角为102°,表明疏水性纤维素制备成功。纤维素在吸附过程中以静电吸附为主,共价和非共价作用(例如氢键、离子交换、电荷转移、链的缠绕)为辅进行吸附。