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本论文针对当前南方稀土矿山废水中低浓度稀土离子高效分离技术的瓶颈,特别是应用纳米吸附剂普遍存在的二次污染问题,基于大分子氧化石墨烯胶体的超强吸附功能和透析膜的筛分性能,创造性地提出了氧化石墨烯胶体与透析膜组合用于低浓度稀土离子的吸附分离的方法,系统研究了时间、pH值、温度、离子强度、氧化石墨烯的片径对吸附平衡的影响,建立了吸附过程的热力/动力学模型,研究了脱附过程主要影响因素,如pH值、离子强度、脱附时间等,并对稀土离子透过透析膜在氧化石墨烯上的脱附进行了动力学分析,最后评价了氧化石墨烯的再生循环使用性能。研究表明,在pH=5.9±0.1,T=303K的条件下,微米氧化石墨烯(MGO)对Gd3+、Y3+、Eu3+和Tb3+的最大吸附量分别是281.03 mg/g、179.86 mg/g、267.91 mg/g和265.62 mg/g,远高于文献报道的其他吸附材料,而亚微米氧化石墨烯(SMGO)分别为354.91 mg/g、340.54 mg/g、374.32 mg/g和366.82 mg/g。溶液的pH是影响GO吸附稀土离子性能的关键因素。热力/动力学分析显示GO对这4种稀土离子吸附是一个吸热的、自发的单层吸附过程,符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附模型。脱附研究表明Gd3+、Y3+、Eu3+和Tb3+在氧化石墨烯上脱附均符合拟二级脱附动力学模型,其中脱附液的pH值是影响脱附的关键因素。在pH=0.9的条件下,Gd3+、Y3+、Eu3+和Tb3+最大脱附率分别为90.00%、92.11%、91.21%和90.09%。有意义的是在连续吸附-脱附4次后,脱附率仍分别达到85.15%、74.26%、76.82%和75.27%,吸附容量仍分别达到220.23 mg/g、138.73mg/g、230.45 mg/g和216.33 mg/g。总之,氧化石墨烯(GO)是一种高性能的、可再生的分离富集稀土离子的吸附剂。特别有意义的是GO与透析膜组合方便地解决纳米吸附剂分离困难造成的二次污染问题,为纳米吸附剂实际应用于水污染处理和资源回收提供了一条新思路。