木质素是唯一富含有苯环的生物质资源,在自然界中的储量仅次于纤维素。工业木质素来源广泛、价格低廉。作为造纸产业等工业的废弃物,工业木质素大部分都以燃烧的形式处理掉,这是极大的资源浪费。探索木质素的应用成为一个必要且紧急的课题。本论文围绕工业木质素的开发与应用,探索了工业木质素作为重金属吸附剂的应用性能及影响因素。主要的研究进展如下:首先,探索了不同种类工业木质素的结构差异及对重金属离子的吸附性能。结果表明,不同种类木质素的官能团含量差异较大,甲氧基在不同种类木质素中含量最高;碱木质素中醇羟基含量高于酚羟基和羧基;酶解木质素中,酚羟基和醇羟基要高于羧基。不同种类木质素对重金属的吸附能力存在以下关系,草类碱木质素>木材类碱木质素>酶解木质素。通过碱溶酸析将工业碱木质素提纯并分级。结果表明,木质素的分子量越大,越容易在高pH时析出,反之,木质素的分子量小,在低pH时才能析出。对比酸析木质素级分对金属离子的吸附性能,发现分子量越小、粒径越大的木质素级分对金属离子的吸附性能性能越好,Pb²⁺、Cu²⁺、Cr2O72-的吸附量与酚羟基、醇羟基和甲氧基含量成正比。对三种不同来源的工业木质素（顺泰AL、南阳EHL、山东WAL）进行羧甲基化改性,改性产物相比原料而言对Pb²⁺、Zn²⁺、、Fe²⁺五种金属离子的吸附量均明显增加,其中对Fe²⁺吸附量的提高幅度最大。吸附体系pH在1-6范围内变动时,随着pH的增加,羧甲基化碱木质素对Cu²⁺的吸附量增加,当pH=6时,对Cu²⁺的最高吸附量达到63.17mg/g。以顺泰碱木质素为原料,对羧甲基化改性的工艺参数进行优化,发现随着氯乙酸浓度的增加,改性产物对Cu²⁺的吸附性能先上升后下降。氢氧化钠的浓度越高、反应时间越长,产物羧甲基化程度越高,羧基含量也越高。但反应温度和反应时间对产物对Cu²⁺的吸附性能影响不大。对湖南湘江碱木质素进行Mannich胺化改性,胺化产物在水溶液中带正电荷,随着pH的增加,其表面的正电荷量会减少。Mannich反应中,醛胺比、胺化剂的用量以及胺化剂的种类会影响产物胺化碱木质素对Pb²⁺、Cu²⁺的吸附性能,最优醛胺比为3.5,最优胺化剂用量与原料碱木质素的质量比为1。不同胺化剂改性得到的产物的性能不同,以谷氨酸钠和乙二胺为胺化剂时,产物对Pb²⁺的吸附量较大;以二乙烯三胺为胺化剂时对Cu²⁺的吸附量提高较大,达到39.59 mg/g。吸附动力学和热力学研究表明,胺化碱木质素对Pb²⁺、Cu²⁺的吸附是吸热过程,且吸附的速率先快后慢,符合准二级反应机理。对碱木质素进行羧甲基化-胺化联合改性,产物同时含有胺基和羧基两种官能团,对Pb²⁺、Cu²⁺的吸附要高于羧甲基化碱木质素和胺化碱木质素。