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壳聚糖分子中含有大量的官能基团如氨基、羟基，从而具有良好的吸附性能。若在壳聚糖中引入磁性物质，则壳聚糖材料在外加磁场条件下易于同介质分离，并且所得磁性材料还能保留壳聚糖自身的特性。本论文以此为出发点，选用铁离子溶液为磁性Fe3O4源并将其与壳聚糖溶液混合，以氨水为沉淀剂，通过一步沉淀法制备磁性壳聚糖微球(imagnetic chitosan sphere，MCSS)；采用反相乳液法，将氨水溶液首先分散，再加入上述混合溶液制备微米级的中空磁性壳聚糖微球(hollow magnetic chitosan sphere，H-MCSS)；利用壳聚糖络合铁离子的性能，用氨气熏蒸法制备磁性壳聚糖杂化材料(hybrid magnetic chitosanmaterial，H-MCSM)；另外，本论文还考察了所制备磁性壳聚糖材料对重金属离子和有机污染物的吸附应用。具体内容如下：
1.将溶解于醋酸的壳聚糖溶液与铁离子溶液均匀混合，并逐滴滴加入沉淀剂氨水中，通过一步沉淀法制备磁性壳聚糖微球。详细研究了铁离子浓度、壳聚糖浓度对微球制备的影响。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)对微球进行物相结构分析，证实微球由壳聚糖和Fe3O4组成。热重(TG)分析结果表明，随着铁离子加入量的增加，微球中的Fe3O4含量也逐渐增加。扫描电镜(SEM)观察发现，微球表面紧实有褶皱和条纹状结构，内部为多层结构且无明显相分离。上述结果表明，Fe3O4与壳聚糖存在相互作用，Fe3O4以纳米尺度分散在壳聚糖基质中。电子探针(EPMA)能谱(EDS)结果显示，Fe元素含量在微球径向由外至里分布逐渐降低，表明纳米Fe3O4粒子在磁性微球中也遵循相同的分布。通过振动样品磁强计(VSM)分析微球的磁学性能，发现磁性壳聚糖微球具有超顺磁性，其饱和磁化强度(Ms)与Fe3O4含量呈Ms/(emu)=-4.6+80.7WFe3O4的线性关系。由此，通过改变铁离子起始浓度、壳聚糖与铁离子浓度配比可容易地制备所需Ms的磁性微球。并且，由于纳米Fe3O4在微球表面的富积，可通过煅烧去除壳聚糖得到空心结构的微球。
2.以Cu2+和甲基橙(MO)为重金属离子和有机污染物代表，采用静态吸附法研究了上述磁性微球(MCSS1)在水处理方面的应用。通过改变磁性壳聚糖微球的用量、吸附时间、温度、pH值和吸附溶液初始浓度，研究磁性微球对Cu2+和甲基橙吸附的影响。结果表明，MCSS1对Cu2+的饱和吸附容量为1.69mg/g，达到饱和吸附的时间为150min；MCSS1对MO的饱和吸附容量为0.614mg/g，达到饱和吸附的时间为100min。温度对Cu2+和MO吸附率影响不大。pH的改变对二者吸附有较大影响，其中，对铜离子吸附的最佳pH约为5，对MO吸附的最佳pH约为4。由此，这种壳聚糖磁性微球将在污水处理方面具有潜在的应用。
3.采用反相乳液法和上述一步沉淀法相结合，制备空心的壳聚糖磁性微球。首先，将氨水在搅拌下分散在液体石蜡中制得W/O的氨水微滴；再将壳聚糖与铁离子混合溶液滴加上述W/O体系，继续反应30min，即可制得粒径在100～2001μm的空心壳聚糖磁性微球。采用光学显微镜观察，发现微球球形结构良好、表面光滑，但干燥过程容易使微球塌陷。上述空心微球经交联反应后，尺寸稳定性能得到提高。同时，所制备的微球经煅烧后为中空结构的无机微球。此外，还通过FT-IR、XRD、TG和SEM研究了所制备磁性微球的组成和微观结构。结果表明，所得微球为空心壳聚糖磁性微球，微球尺寸受搅拌速度影响，煅烧后微球壁厚在50nm～1μm之间。由此，本部分工作提供了一种制备空心杂化微球材料的简便方法，将在载药、靶向释放以及作为催化剂载体方面具有潜在的用途。
4.将摩尔比为2:1的NH4Fe(SO4)2与(NH4)2Fe(SO4)2混合溶液直接滴加入壳聚糖溶液中得到絮状沉淀物，过滤后再将其置于氨水蒸气气氛中反应6h，即可制得磁性壳聚糖杂化材料。FT-IR、TG结果表明，杂化材料由壳聚糖和Fe3O4组成，其中Fe3O4的含量为40％。SEM结果表明，杂化材料在纳米～微米尺度，具有巨大的比表面积。这种具有壳聚糖自身性能的杂化材料对Cu2+很好的吸附性能，能在1h内快速吸附脱色，且容易通过简单的磁过程与吸附体系分离。因而，该方法将极大简化用于污水处理的磁性壳聚糖材料的制备，有利于工业化生产制备和应用。
本论文磁性壳聚糖材料的制备与表征研究均属于原创性探索研究。