由于工业的快速发展,重金属的使用量呈指数增长,随之产生的重金属污染给人类的生存健康带来了严峻的挑战,重金属污染已经成为当前亟待妥善解决的环境问题。吸附法由于效率高、易操作、吸附材料的种类多、成本低等优点,逐渐脱颖而出,成为研究的热点。本课题的研究目的是寻求一种制备途径简单、对重金属离子有良好的吸附能力、同时易于从环境中分离,再生性较好的新型吸附剂材料,为解决水体重金属污染这一问题提供新的途径。本文针对上述问题,采用低温辐射技术制备出了共聚物水凝胶P(Cys/HEA),原位共沉淀负载纳米氧化铁,制备了Fe3O4-P(Cys/HEA)磁性水凝胶,并通过一系列表征手段分析了水凝胶的物化性质,探讨了反应温度、溶液pH值、重金属初始浓度及反应时间等因素对吸附过程的影响,研究了Fe3O4-P(Cys/HEA)对Pb2+、Cd2+、Cu2+和Cr3+四种重金属离子的吸附性能及吸附机理,并探讨了吸附材料的脱附再生特性,主要结论归纳如下：1.以Cys和HEA为共聚单体,在-78℃条件下采用60Co_γ射线进行辐照,成功地制备得到共聚物水凝胶P(Cys/HEA),以P(Cys/HEA)为基体,采用共沉淀法原位负载纳米Fe304,制备得到磁性水凝胶Fe3O4-P(Cys/HEA);2.SEM表征显示,水凝胶具有三维网络结构,水凝胶表面及内部分布的孔道的孔径约在10～30μm之间,并已成功负载上Fe304纳米粒子；FTIR分析表明,P(Cys/HEA)以及Fe3O4-P(Cys/HEA)均是HEA和Cys的共聚产物,具有胺基和巯基；VSM测试结果表明,Fe3O4-P(Cys/HEA)的饱和磁强是15.0emu/g,剩磁和矫顽力都为零,负载于水凝胶网络结构中的Fe304纳米颗粒具有超顺磁性；XRD分析显示,在凝胶网络中生成的粒子为尖晶石型的Fe304,粒径为15nm；TGA分析显示,P(Cys/HEA)和Fe3O4-P(Cys/HEA)的热稳定性与其骨架结构及化学组成密切相关,且均优于单体HEA和Cys; XPS测试显示,Fe3O4-P(Cys/HEA)水凝胶可以有效地吸附重金属离子,且其上元素的分布是不均匀的；3.对不同组分的P(Cys/HEA)水凝胶进行溶胀性能和吸附效果实验,结果表明,水凝胶的溶胀率范围为2.0～4.6,水凝胶对重金属的吸附同时存在物理吸附和化学吸附作用,当水的体积分数为70%,Cys%为10%时制备得到的水凝胶(B-10)具有最优的网络结构,同时也具有最优的重金属吸附能力；4.对比负载纳米氧化铁前后水凝胶对重金属离子的吸附效果,吸附容量略有增加,表明Fe304纳米颗粒的小尺寸效应使得水凝胶比表面积增大,表面活性增强；5.吸附等温线研究表明,Fe3O4-P(Cys/HEA)水凝胶的等温吸附过程属于Langmuir单分子层吸附,吸附为优惠吸附,动力学研究结果表明,Fe3O4-P(Cys/HEA)水凝胶对4种重金属离子的吸附动力学过程均符合准二级动力学吸附,吸附速率被化学吸附所控制,遵循Cr3+>Cu2+>Cd2+>Pb2+;竞争吸附实验表明,竞争优先性为Pb2+>Cu2+>Cd2+>Cr3+,水凝胶对4种重金属离子的竞争吸附主要受到金属电负性的影响,电负性大的竞争性强；6.温度实验表明,Fe3O4-P(Cys/HEA)水凝胶对重金属离子的吸附过程不受温度的影响,具有较好的热稳定性；pH值影响实验表明,在一定范围内,水凝胶对重金属离子吸附适宜的pH值分别为5.13、6.07、5.01、5.13,均接近重金属溶液的初始pH值；7.Fe3O4-P(Cys/HEA)水凝胶对重金属离子的吸附机理包括化学吸附和物理吸附：化学吸附依靠于水凝胶中的功能基团,而物理吸附主要依靠于水凝胶的三维网络结构。其中,水凝胶对重金属离子的化学吸附机理为功能基团与金属离子间的螯合作用和离子交换作用；8.分离再生实验结果表明,由于Fe3O4-P(Cys/HEA)水凝胶具有超顺磁性,对其外加磁场,可以顺利地从重金属溶液中分离出来。当EDTA溶液浓度为0.1mol/L时脱附效率高于90%,经过3次吸附-脱附循环再生后对重金属离子的吸附量仍可达到初始吸附量的85%,表明该磁性水凝胶是具有应用前景的。