近年来水体环境遭受重金属离子污染日益严重,故如何有效去除废水中重金属离子已发展成研究热门。废水中重金属离子的去除经常采用方法包括吸附法、生物絮凝法、离子交换法、沉淀法和溶剂萃取法等,其中吸附法由于具有不带来二次污染和工艺简单等特点而被普遍采用。但是,现有的吸附材料大都吸附效果差、且难以重复利用。因此,本文利用氧化石墨烯和壳聚糖均对重金属离子具有良好吸附效率和高吸附容量的基础上,以氧化石墨烯（GO）、壳聚糖（CS）和聚乙烯醇（PVA）为原料制备了不同比例的新型GCP水凝胶,表征了组成结构,并将其用于吸附废水中的二价重金属离子。具体的研究工作如下:（1）采用绿色低成本的简易冻融物理交联法,制备了不同GO、CS和PVA比例的新型GCP水凝胶,并通过XRD、FTIR、XPS、SEM和TEM表征了GO、CS和PVA以1:4:16重量比制备GCP_1:2:4水凝胶的组成结构。研究结果发现:三维网状结构的GCP水凝胶已成功制备,并且GO均匀地分散在GCP_1:2:4水凝胶中。（2）研究了GCP_1:2:4水凝胶对废水中Cd²⁺和Ni²⁺的单元吸附性能。研究结果表明:GCP_1:2:4水凝胶对Cd²⁺和Ni²⁺吸附性能的影响因素中,吸附性能受到p H值的影响比较大、受到离子强度的影响较小、受到可溶性腐殖酸的影响也较轻微;GCP_1:2:4水凝胶对Cd²⁺和Ni²⁺的吸附均符合Langmuir等温线模型,其最大吸附量分别为172.11 mg/g和70.37 mg/g;GCP_1:2:4水凝胶约16 h达到吸附平衡,其吸附过程符合二级吸附动力学模型;GCP_1:2:4水凝胶还具有优异的循环再生性能。（3）研究了GCP_1:2:4水凝胶对废水中Cd²⁺和Ni²⁺的二元吸附性能。研究结果表明:Ni²⁺存在对GCP_1:2:4水凝胶吸附Cd²⁺具有协同作用,Cd²⁺存在对GCP_1:2:4水凝胶吸附Ni²⁺具有一定竞争作用;并对GCP_1:2:4水凝胶吸附协同作用和竞争作用进行了解释。