重金属污染已经成为目前危害显著的水污染问题之一,例如砷(As)、汞(Hg)、铅(Pb)和铬(Cr)等,这些元素因居民生活用水排放,以及一些工业企业不顾国家相关政策而进行非法排放导致的,类似的报道在电视报纸上均长期多次报道过,但目前来看这样的排放还没有得到有效的遏制,对环境和生态造成了严重的污染,直接影响了人类和生态动植物的生存健康。目前治理重金属污染水体方法众多,其中吸附法是一种传统经典方法。活性炭和氧化铁材料是经典的吸附材料,具有原料来源广泛、价格低廉、使用方便的优势。迄今,已有许多采用活性炭和氧化铁材料分离、吸附重金属的报道,但是直接采用这些原材料处理重金属污染废水还存在吸附量较小、材料不成形、不利于流态化处理等问题。基于上述材料目前存在的问题,考虑到纳米材料以其优越的理化性能已经被应用于催化、分离、光电等领域,本文选用对重金属有较好吸附富集能力的焦碳和纳米氧化铁材料作为基体,采用镧系元素掺杂技术,希望得到分离富集性能更好的重金属吸附材料。主要研究内容和结果如下：1.镧、铈掺杂焦碳的制备及其对铜、铅、锌、铬、镉的吸附研究结果表明：铈掺杂焦碳对铜、铅、锌、铬、镉的吸附效果比未掺杂焦碳吸附效果平均高约30%左右。镧掺杂焦碳对痕量金属离子铜、铅、锌、铬和镉的吸附效果比未掺杂焦碳吸附效果平均高约40%左右。实验结果计算得到若以100mg/L作为金属离子浓度,去除一吨水所需镧掺杂焦碳为10kg,可见掺杂焦碳用于处理重金属污染水是可行的,可以作为传统方法的补充和完善。焦碳(铈)对混合铜、铅、锌、铬、镉离子的吸附实验表明,各元素间存在一定的竞争吸附关系。总的来说,镧、铈掺杂焦碳对痕量铜、铅、锌、铬、镉的吸附能力比未掺杂焦碳均有提高,部分元素吸附有显著提高。2.镧、铈掺杂纳米氧化铁的制备及其对痕量砷、汞的吸附性能研究表明：IR、SEM、XRD、BET等分析表征表明,稀土元素镧、铈成功地掺杂到纳米氧化铁基体上。与未改性的纳米氧化铁相比较,镧或铈改性的纳米氧化铁对砷、汞的吸附均有明显提高。掺杂稀土元素镧、铈的纳米氧化铁对痕量砷、汞的吸附符合准二级动力学方程。铈改性、镧改性及未改性的纳米氧化铁对砷的最大吸附量分别可达到28.33、28.49、22.22mg/g,与相应的理论吸附容量相符,同时得到三种材料对砷吸附过程准二级吸附速率常数。未改性的纳米氧化铁对砷、汞吸附反应的标准摩尔焓变分别为10.20(砷)kJ/mol、7.53(汞)kJ/mol;铈改性纳米氧化铁对砷、汞吸附反应的标准摩尔焓变分别为16.74.11.60kJ/mol;镧改性的纳米氧化铁对砷、汞的吸附反应的标准摩尔焓变分别为11.36.10.17kJ/mol.说明在20至500C之间,三种纳米氧化铁材料对砷、汞的吸附过程都是吸热过程。3.镧、铈掺杂纳米氧化铁对痕量铅、铬的吸附容量及吸附动力学的研究表明：镧掺杂纳米氧化铁的吸附铅离子的能力显著增强,比掺杂焦碳对铅的吸附容量更大。稀土改性后,纳米氧化铁的吸附铬离子的能力显著增强,其中铈改性的纳米氧化铁对铅的吸附容量最大,但低于镧掺杂焦碳对Cr吸附效果。在25℃的水溶液中各种纳米氧化铁吸附铅离子的动力学方程都符合准二级方程,并且都能很快的达到吸附平衡。综上所述,本研究制备的新型掺杂材料具有原材料价廉易得、操作简单、成本低廉、制备工艺易于放大等优点。改性后的焦碳和纳米氧化铁材料对几种重要的重金属离子的吸附性能明显提高,吸附过程快速。为高效吸附材料的合成或制备提供了有价值的参考途径,并为重金属污染废水的有效处理提供了可供选择的新材料和有意义的参考数据。