随着工业的高速发展,大量的工业废水排放到环境中,废水中含有的大量有毒染料、重金属离子、有机溶剂等物质严重破坏了生态环境,威胁人类健康。因此科研工作者一直在研究一种高效、可循环、无污染的功能性吸附剂来去除水环境中的有毒污染物。众多科研学者利用石墨烯及氧化石墨烯本身独特的优势与其他材料复合制备出石墨烯基复合材料,该类材料对水中污染物的吸附效率很高,在水处理领域中表现出广阔的应用潜力。本文以石墨烯基材料为基础,使用氧化石墨烯、石墨烯与水溶性高分子聚合物(如PVA、CS、PEG等)复合成功制备出了多种类型的石墨烯基凝胶作为吸附剂。针对各种氧化石墨烯基复合凝胶的合成制备、性质及对有毒染料、重金属离子、有机溶剂等有毒污染物吸附性能开展了实验研究和具体分析。(1)选取生物高分子聚乙烯醇(PVA)与氧化石墨烯(GO)使用溶液法制备PVA/GO复合凝胶材料,首先使用一系列表征手段证实在实验室采用改进Hummers法成功制备出氧化石墨烯。然后使用简单的溶液法制备出PVA/GO复合凝胶,并使用SEM、FTIR、TGA对其表征,证实PVA与GO充分结合,制备出结构稳定,多孔的复合凝胶。之后进行批量吸附实验探究复合凝胶对亚甲基蓝(MB)的吸附性能,根据等温吸附实验、外界条件变化对吸附性能影响、吸附动力学、吸附热力学等大量实验结果显示,PVA/GO对MB的吸附性能优越,饱和吸附量可以达到83.1mg/g,是一种吸附MB染料的优良的吸附剂。(2)选用聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)两种聚合物单体与氧化石墨烯(GO)混合,成功制备出PVA/GO/CS复合凝胶微球,通过SEM、FTIR、TGA等手段对复合材料表征,证实单体成功混合,制备出多孔隙凝胶微球。然后通过改变外界条件,进行批量吸附实验探究吸附行为的最佳条件,并通过等温吸附模拟、热力学模拟、动力学模拟来研究整个吸附过程。该复合凝胶对Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的最大吸附量分别为120.71mg/g、165.5mg/g、202.23mg/g,与其他吸附复合材料相比,该凝胶微球对重金属离子吸附效果更好。(3)使用生物大分子聚乙二醇(PEG)和氧化石墨烯(GO)采用水热法制备石墨烯/PEG复合气凝胶,通过多次实验探索出GO分散液的最佳浓度、GO/PEG的最佳混合比。制备出的复合凝胶材料具有一定的机械强度,且气凝胶的形状可通过反应容器的形状、大小及反应溶液的体积来改变。制备出的复合气凝胶对油类、烷烃类有机溶剂具有较高的吸附能力,还对有毒染料和重金属离子具有良好的吸附能力,并具有良好的循环使用性。由于该复合气凝胶具有多功能吸附性能,本文设计了一种废水的多功能整理剂模型,是一种小型的柱式移动床废水反应器,可实现对废水的高效净化,该废水处理器有望在将来水处理领域中发挥重要作用。