碳材料是由碳元素构成的各种材料的总称,包括活性炭、石墨烯、碳纳米管、富勒烯等。由于具有独特的结构和特殊的性能,碳材料作为吸附剂有着广泛的应用。如被称为“万能吸附剂”的活性炭具有较大的表面积和丰富的孔隙结构,作为吸附剂的石墨烯具有比表面积高且表面上含有丰富的活性基团。但作为重金属离子吸附剂,它们又存在许多不足,如活性炭用于重金属离子的吸附时再生性能差,石墨烯因亲水性弱而易团聚等亦不易再生。因此,为了制备出符合实际要求且经济、环保、高效、可再生的吸附剂,必须对碳材料进行功能化的改性和修饰。本文制备了三种改性的碳材料吸附剂,采用了FTIR、XRD、SEM、TEM、TG、BET和纳米粒度仪等对它们进行了结构和形貌的表征,同时研究了溶液pH值、吸附时间、初始浓度、温度和吸附剂的加入量等对吸附重金属离子性能的影响。主要结果如下:（1）耳朵状聚丙烯酸-活性炭纳米复合材料的制备及其对Cd（II）的吸附去除研究使用活性炭和丙烯酸为原料,在氮气氛下以K2S2O4为引发剂和N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,制备了聚丙烯酸-活性炭纳米复合材料（PAA-AC）。SEM、TEM和纳米粒度仪的分析结果表明,PAA-AC是一种厚度约为40 nm、直径约为300 nm的耳朵状纳米片。吸附实验结果表明,大量的羧基基团引入到活性炭的表面后显著增强了对Cd²⁺的吸附能力。在pH为6和温度303 K时,对Cd²⁺的吸附量在15 min内可达到473.2 mg·g-1。PAA-AC对Cd²⁺的吸附符合拟二级动力学和Langmuir等温线模型,表明该过程是化学过程。由热力学研究结果可知,该吸附是自发的吸热过程。用PAA-AC处理实际电镀废液时,对Cd²⁺的去除率可达到98.5%。（2）活性炭/二氧化硅/壳聚糖-聚丙烯酸复合材料的制备及其对Hg（II）的吸附研究以活性炭为原料,掺杂SiO₂、壳聚糖后,与丙烯酸接枝聚合,制备了活性炭/二氧化硅/壳聚糖-聚丙烯酸（AC/SiO₂/CS-PAA）复合材料,并表征了该材料的结构和形貌。将该材料用于重金属离子的吸附表明,对Hg²⁺的吸附量最大,在温度30 oC且最佳pH为6时,60 min内吸附量达到401.2 mg·g-1。吸附过程与拟二级动力学和Langmuir等温模型相吻合,说明吸附过程是化学吸附。热力学研究发现,该材料对Hg²⁺的吸附是自发的,但吸附量几乎不受温度的影响。吸附剂可用EDTA进行脱附,且重复利用五次后,其吸附容量仍可达到首次的73.53%。（3）乙二胺/壳聚糖/氧化石墨烯复合材料的制备及其对Hg（II）的吸附研究使用微波法合成出吸附活性较高的氧化石墨烯。然后用乙二胺对氧化石墨烯（GO）进行功能化改性,并使用戊二醛与壳聚糖交联得到乙二胺/壳聚糖/氧化石墨烯复合材料（GO-ED-CS）。对该材料的结构和形貌进行了表征,同时进行了对Hg²⁺的吸附研究。吸附结果表明,吸附可在60 min内达到平衡,最大吸附量为769.2 mg·g-1。通过研究该材料对Hg²⁺的吸附机理表明,该吸附是一个自发的、吸热的化学过程。利用EDTA对吸附Hg²⁺后的吸附剂进行脱附,吸附-脱附循环5次后,其吸附容量仍可保持最初的70.37%。