目前,小麦秸秆利用不充分,其直接用于去除水中重金属的效果不佳,单一的小麦秸秆纤维素不能成为一种良好的吸附材料;氧化石墨烯对水中重金属去除效果较好,但由于其价格昂贵,在大面积推广使用上存在一定困难。小麦秸秆纤维素/氧化石墨烯复合材料是综合了小麦秸秆纤维素和氧化石墨烯两者优点的新型材料,其能扩宽小麦秸秆的用途,在一定程度上解决小麦秸秆利用不充分问题;同时小麦秸秆纤维素/氧化石墨烯复合材料能在保证对水中重金属良好去除效果的基础上减少氧化石墨烯的用量,使去除水中重金属的成本得以降低,经济性得到一定保障。在本文中,提取小麦秸秆中的纤维素,然后采用Hummers法制备氧化石墨烯,再将小麦秸秆纤维素和氧化石墨烯进行复合来制备小麦秸秆纤维素/氧化石墨烯复合材料,并将其用于去除水中的Cd2+和Pb2+。首先,采用了扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对小麦秸秆纤维素、氧化石墨烯以及小麦秸秆纤维素/氧化石墨烯复合材料进行了结构形态表征。其次,小麦秸秆纤维素、氧化石墨烯、小麦秸秆纤维素/氧化石墨烯复合材料在考虑时间、温度、投加量、初始浓度和pH等5个因素的情况下,做5因素4水平的正交试验,考察每种材料对水中Cd2+和Pb2+的去除效果,之后对小麦秸秆纤维素/氧化石墨烯复合材料进行单因素实验。最后对小麦秸秆纤维素/氧化石墨烯复合材料进行吸附动力学、吸附等温线研究,同时还考察其重复使用效果。结果表明,小麦秸秆纤维素/氧化石墨烯复合材料表面多了很多颗粒物,特征峰也发生了显著变化,具备很多有利于去除重金属的含氧官能团,说明该复合材料制备成功,将其用于水中重金属的去除是可行的。小麦秸秆纤维素对水中Cd2+和Pb2+的去除率分别为69.02%和63.77%;氧化石墨烯对水中Cd2+和Pb2+的去除率分别为93.53%和88.47%;小麦秸秆纤维素/氧化石墨烯复合材料对水中Cd2+和Pb2+的去除效果最好,其最佳去除率分别为99.22%和93.25%,单因素实验进一步验证了该结论。通过吸附等温模型的拟合结果可知,小麦秸秆纤维素/氧化石墨烯复合材料对水中Cd2+和Pb2+的吸附和Freundlich吸附等温模型的拟合度较高,其相关的系数R2分别为0.9333和0.9489,表明吸附的方式为多层吸附,最大吸附容量分别为219.12mg/g和203.93mg/g,通过吸附动力学拟合结果得出其和准二级动力学方程吻合;小麦秸秆纤维素/氧化石墨烯复合材料在重复使用5次后,其对水中Cd2+的去除率仍在95%以上,对水中Pb2+的去除率在85%以上,表现出了良好的重复使用性。