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工业废水中存在大量金属离子,不仅会造成生态环境的污染还会威胁人类健康,因此研究经济有效的方法去除水体中金属离子显得十分重要。常用的方法包括化学沉淀法、离子交换法和吸附法等,基于生物材料的吸附法因其经济环保、设计简单且易于操作等优点而被广泛研究,开发新型吸附剂成为去除废水中金属离子的研究热点。海藻酸钠是常用的天然生物材料之一,可与钙离子配位形成水凝胶材料,作为吸附剂具有无毒害和便于回收利用等优点,通过设计海藻酸钠复合水凝胶材料可显著提高其吸附性能。论文研究制备了两种新型海藻酸钠复合水凝胶材料,并将其作为去除不同金属离子的吸附剂,具体研究内容如下:1.合成了氮掺杂碳量子点-海藻酸钠复合水凝胶材料(ALG@CDs水凝胶),并用于去除水溶液中的稀土离子。实验结果表明掺杂适量的碳量子点能够明显提高海藻酸钠水凝胶的吸附性能,方法学表明吸附过程满足Langmuir等温吸附模型和伪二级动力学模型,根据Langmuir等温吸附模型计算出 ALG@CDs 水凝胶对 Pr(Ⅲ)、Sm(Ⅲ)、Gd(Ⅲ)、Dy(Ⅲ)的最大理论吸附量分别为 172.71 mg/g、185.53 mg/g、201.21 mg/g、207.04 mg/g。竞争吸附实验发现该吸附剂对Gd(Ⅲ)的亲和力明显优于Al(Ⅲ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Mg(Ⅱ),并且经五次吸附-解吸后仍可循环利用,因此ALG@CDs水凝胶具备实际处理稀土废水的巨大潜力。2.合成了 ZIF-67-海藻酸钠复合水凝胶材料(ALG@ZIF-67水凝胶),并用于去除水溶液中的铜离子。实验结果表明在海藻酸钠水凝胶表面生长ZIF-67能够明显提高水凝胶对Cu(Ⅱ)的吸附性能,方法学表明吸附过程满足Langmuir等温吸附模型和伪二级动力学模型,根据Langmuir等温吸附模型计算出该吸附剂对Cu(Ⅱ)的最大理论吸附量为156.99 mg/g。ALG@ZIF-67水凝胶在处理重金属废水方面具有无限潜力,同时海藻酸钠水凝胶与MOFs结合也可拓宽水凝胶材料在其它领域的潜在应用。