分子印迹吸附剂有望弥补目前水处理技术无法专一性去除目标污染物的短板,功能单体作为印迹吸附剂中直接识别污染物的部分,对吸附剂的性能影响很大。计算机分子模拟技术为快速优选功能单体和深入解释特异性识别机理提供了很有价值的理论指导,但现有研究在搜寻模板-单体相互作用的低能稳定构象时易陷入局部势能阱,导致模拟结果的随机性较大。构建了目标污染物卡马西平(模板分子)与15种功能单体的印迹识别体系,采用模拟退火算法寻找合理的低能稳定构象,改进了优选功能单体的方法。分子模拟计算发现功能单体衣康酸对卡马西平的结合能力最强,在卡马西平初始浓度为0.2~10mg/L的条件下进行了吸附实验,吸附实验结果表明以衣康酸为功能单体制备的印迹吸附剂吸附量可达9.280 mg/g。动力学实验表明,吸附可以在20min内达到平衡,较短的平衡时间也使其能够更好地满足水处理实际应用的需要。以给水厂滤池后出水配制实际水样,以结构高度相似物奥卡西平作为干扰污染物进行竞争吸附实验,结果表明印迹吸附剂在实际水样中也能够表现出较高的选择性,印迹因子可达3.83,选择因子可达3.98。吸附剂再生实验表明,经过10次“吸附-洗脱”循环后,印迹吸附剂的吸附容量无明显下降(仅下降1.3%)。分子模拟计算发现传统功能单体甲基丙烯酸对卡马西平的结合能力居中,以其为单体制备了吸附剂进行了吸附性能的对比实验,实验表明,该种吸附剂在水溶液中的吸附量仅为5.558 mg/g,在20min以内也能够达到吸附平衡,竞争实验表明其印迹因子为2.31,选择因子为2.14。10次再生后,吸附量下降了5.7%。两种吸附剂的吸附过程均符合Freundlich吸附模型,Langmuir模型对吸附过程的拟合效果较差。吸附剂的吸附动力学过程均符合拟二级动力学模型。Scatchard分析表明在实验浓度范围内,两种吸附剂结合污染物时,均存在多种吸附能不同的吸附位点。总的来说,以衣康酸为功能单体制备的吸附剂的吸附能力、特异性识别能力和再生性能优于以甲基丙烯酸制备的吸附剂,和分子模拟结论相符。采用分子模拟和光谱分析考查了特异性吸附过程的微观机理。能量计算和氢键分析推测范德华力和包括氢键在内的静电作用在识别过程中起主要作用,识别位点位于衣康酸羧基和卡马西平酰胺之间。衣康酸的分子间也能够形成氢键,这使得吸附剂的结构更加稳定,所以具有更优异的再生性能。对印迹体系的紫外光谱进行了理论计算和实际测量,实测表明衣康酸和卡马西平之间形成了新的作用体系,理论计算可以较为准确地预测二者分别在水溶液中的紫外光谱,但对于二者相互作用体系的紫外光谱预测不够理想,推测出卡马西平与衣康酸在实际发生吸附时会形成多种结合构象。红外分析进一步证实了印迹体系中存在氢键的作用,和分子模拟结果具有一致性。分子模拟有助于快速优选制备印迹吸附剂的功能单体,为提高吸附剂性能提供了理论指导,也在一定程度上补充完善了印迹吸附过程的微观作用机制。