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环丙沙星（Ciprofloxacin,CPX）属于氟喹诺酮类抗生素,在全球各国地下水中被普遍检出。通过各种途径进入地下水的CPX能够影响微生物群落的组成,胁迫微生物产生抗性基因,并通过基因水平传递到有害菌群,从而引起潜在的公众健康风险。了解CPX在地下水中的迁移,如对流、弥散、吸附等环境行为,能够为CPX污染修复提供科学依据。因此,本文立足于CPX在含水层中的迁移机理、污染特征,开发制备新型吸附材料海藻酸钠/还原氧化石墨烯水凝胶（Sodium alginate/graphene oxide hydrogel beads,GSA）,建立和完善CPX污染地下水的吸附去除技术。本论文的主要研究结果如下:1.采用静态吸附实验及模型模拟的方法研究CPX在砂质粉土（上海地下第十层土）中的吸附解吸CPX特性。吸附、解吸附过程可通过准二级动力学及Langmuir模型拟合,吸附、解吸附速率很大。Langmuir模型推算的理论最大吸附量为5.50 mg g-1。砂质粉土表面为非均匀表面,与CPX之间具有较强的分子间作用力。吸附过程以物理吸附为主,属于自发优惠吸附。吸附量随砂质粉土剂量、溶液初始pH值、离子强度的增加而减少。CPX的解吸附率随着溶液pH值、离子强度的增加而增加,随着砂质粉土剂量的增加而减少。阳离子交换、静电作用及疏水作用是主要的吸附机理。2.通过流动柱AF的穿透实验,探讨含水层非均质性对示踪剂迁移的影响、多种溶质迁移模型的适用性、已吸附CPX对CPX在含水层中迁移的影响,以探究CPX在含水层中的迁移机理。首先,构建典型含水层（流动柱A、B、C、D）,系统研究了含水层的非均质性对示踪剂迁移的影响。研究同时发现,渗透系数高于1.53 cm min-1时,示踪剂穿透曲线符合对流-弥散方程;低于1.53 cm min-1时,符合物理非平衡双域模型。然后,采用溶质迁移模型——双域模型、Thomas模型和Yan模型来构建CPX在砂质粉土（流动柱E）中迁移的一维方程,获取实验参数,评估模型的适用性。穿透点、中值点及饱和点分别发生于170 PV（porous volume of the column,PV）、397 PV和470 PV处,此时柱E对CPX的吸附率分别为99.7%、94.6%和83.2%。三种模型拟合的确定性系数分别为0.9859、0.9016和0.7245,双域模型能够更好地模拟CPX在地下水中的迁移过程。最后,中砂流动柱F的穿透实验表明,已吸附的CPX会影响到中砂的再吸附能力;已吸附CPX在去离子水冲洗作用下发生少量解吸附,CPX由固相重新进入地下水中,形成慢性释放源。3.制备、表征吸附材料GSA,并研究其对水溶液中CPX的静态吸附性能。通过SEM-EDS、XRD、FTIR、XPS、TGA等对GSA进行表征,结果表明:GSA表面呈褶皱和孔隙结构,含有大量-COOH、-OH、C-O-C官能团,具有良好的热稳定性。静态吸附实验结果表明,GSA对水溶液中CPX具有较强的吸附作用,72 h后达到吸附平衡,吸附动力学过程符合准二级动力学模型。吸附速率的控制步骤包括颗粒内扩散、液膜扩散。根据Langmuir模型推算的理论最大吸附量为100 mg g-1。吸附等温线模型的拟合好坏顺序依次为Freundlich>Langmuir>Tempkin>D-R模型。pH值4.010.0范围内吸附量的变化幅度不超过5%。溶液中CaCl2和MgSO4浓度从0.01 mol L-1增加到0.20 mol L-1,吸附量分别下降41%和28%。而Na2SO4浓度从0.01mol L-1增加到0.05 mol L-1,吸附量增加22%,Na2SO4浓度继续增加到0.2 mol L-1时吸附量下降28%。热力学研究表明吸附过程是自发且吸热的物理过程。GSA吸附CPX的主要机理是静电作用、疏水作用、氢键、孔隙填充等。4.通过流动柱实验研究关键环境条件——流量、初始CPX浓度、离子强度对GSA动态吸附CPX效果的影响,设计PRB,推导出PRB系统的工作寿命。研究发现,流量从5.8 mL min-1减少到0.29 mL min-1时,穿透曲线的中值点从7 min增加到16 h;入流CPX浓度从20 mg L-1减少到2.5 mg L-1时,中值点从14.28 h减少到2.73 h;离子强度从0.01 mol L-1增加到0.1 mol L-1时,中值点从14.28 h减少为2.37h。两点模型能够很好地模拟各种运行条件下CPX在GSA柱里面的迁移过程。因此,可根据两点模型反演穿透曲线设计PRB中GSA材料的填充厚度。最后,推导出PRB的工作寿命公式。本研究填充的GSA柱子工作寿命是288 d,即以0.29 mL min-1的流量连续通入离子强度0.01 mol L-1（CaCl2）、20 mg L-1的CPX溶液达288 d后,构建的PRB失去修复能力。5.采用GSA与粗砂混合填充的一维流动柱H模拟PRB系统,研究PRB的长期修复效果。以13.9 mL min-1的流量通入50 mg L-1的CPX溶液(背景电解质0.01 mol L-1 CaCl2),通入溶液体积分别为12 PV、18 PV和47 PV时PRB达到穿透点、中值点和饱和点。当条件不变时,已经达到吸附饱和的PRB系统失去修复能力。当条件改变时,如流量从13.9 mL min-1减少为2.9 mL min-1,已经达到吸附饱和的PRB系统恢复修复能力。PRB系统的渗透系数随时间变化较小,不易发生瘀堵,可用于长期修复CPX污染地下水。