饮用水中的Pb2+,Cd2+等重金属离子造成的水污染随着工业发展愈发严重,由于其高毒性已经成为人类健康的重大威胁。在各种去除重金属离子的方法中,吸附法因其设备简单、操作简便、运行成本低,成为目前去除重金属离子的主要方法。然而一些传统吸附剂的pH适用范围较窄,选择性相对较差,吸附容量低会直接影响其对Pb2+,Cd2+等重金属离子的去除效率。纳米吸附剂由于其高比表面并且高的活性位点密度从而具有很高的去除重金属离子效率。然而,纳米尺寸的吸附剂通常存在难以分离以及循环再生后效率低下等问题。因此研制的吸附剂,应当既可以保持该材料去除重金属离子的优异性能,又能解决其在使用上的一定局限性。目前对于纳米材料的研究可以通过在磁性纳米载体上修饰活性基团,通过活性基团上的羟基、羧基以及磺酸基与Pb2+,Cd2+等重金属离子进行络合从而达到高效去除的效果,同时可以在外界磁场下,实现分离,再生后其吸附效率没有明显降低。因此,在实际水环境中利用合成的纳米吸附剂,如何实现高效的吸附成为本研究的重点。本文重点论述了环境纳米材料的制备,以及其对水中Pb2+,Cd2+吸附性能和吸附机理的探究。具体内容如下:1、合成一种新的吸附剂,Fe304磁性纳米粒子(磺化Fe3O4-S03HMNP),可以用于高效去除水中重金属离子,然后在外界磁场作用下来实现有效分离,循环再生后重新投入使用。AMPS修饰到四氧化三铁上产生额外活性位点,其中包括磺酸基、羟基、氨基,所以Fe3O4-SO3H纳米粒子可有效去除重金属离子。采用SEM、TEM、FT-IR和BET对合成材料进行表征。FTIR、XPS和Zeta电位被用来描述吸附机理。Fe304-SO3H MNP可以对水中的Pb2+和Cd2+进行快速去除,在25℃时,它的吸附容量分别为108.93mg/g和80.9mg/g。将Pb2+和Cd2+的吸附等温线进行拟合,数据显示Freundlich模型更加符合该吸附过程,表明Fe304-S03H对Pb2+和Cd2+的吸附均发生多分子层吸附。在动力学研究中,与pseudo-first-order模型相比,吸附动力学更加符合pseudo-second-order模型。通过pH、干扰离子影响以及再生实验表明,该吸附剂在处理受到重金属离子污染的水体时,有一定的应用潜力。2、通过共沉淀法合成的g-C3N4-Fe3O4磁性纳米吸附剂,对于水中重金属离子镉具有良好的的吸附性能,同时由于其具备超顺磁性,可以在外界磁场作用下实现有效分离。所制备的g-C3N4-Fe3O4用SEM、TEM进行基本的形貌表征。分别用FTIR和XPS揭示重金属吸附机理。目标吸附剂g-C3N4-Fe3O4与g-C3N4进行对比,发现其对于Cd2+的吸附效率明显增强。探宂了各种外界条件对吸附性能的影响,如pH值、吸附时间、吸附的Cd2+的初始浓度、干扰离子的浓度以及实验温度。在动力学研究中,与pseudo-first-order模型相比,吸附动力学更加符合pseudo-second-order模型。等温吸附研究中,该纳米颗粒的吸附过程符合Freundlich模型。对于热力学参数也进行了计算,数据显示了该吸附的过程是放热且是自发进行的。此外,在外界磁场作用下,可实现g-C3N4-Fe3O4与水的快速分离。总之,这是一个解决水中镉污染的良好的方法。3、EDTA修饰的鸡毛,在高浓度的Cd2+溶液中,可以对Cd2+进行高效的吸附。由于该材料拥有更多的羧基,活性位点的增加对Cd2+的吸附提供了更大的可能性。用SEM以及TEM对未修饰的鸡毛以及修饰上EDTA后的鸡毛的形貌进行表征。通过FT-IR表征,可以看出鸡毛成功修饰上EDTA。对比两种材料可以发现,修饰上EDTA的鸡毛在吸附Cd2+的性能上有着更加突出的优势。在25℃时,在初始Cd2+浓度为700mg/L时,吸附容量可以达到580mg/g,并且通过等温吸附模型拟合,EDTA-鸡毛对于Cd2+的吸附符合Freundlich模型。同时吸附动力学更加符合pseudo-second-order模型,并且能够快速达到吸附平衡。此外,材料制备的成本较低,可以考虑实际应用性。