本文制备并表征了3种磁性碳基复合材料，并将其用于水中的几种有机染料和重金属离子的吸附去除研究。包括磁性碳微球吸附去除亚甲基蓝、磁性氧化石墨烯复合材料吸附去除孔雀石绿、磁性竹基炭材料吸附去除Pb²⁺、Cd²⁺和Cu²⁺以及磁性氧化石墨烯复合物与磁性竹基炭材料吸附去除Cr（Ⅵ）的比较。论文分别研究了这些磁性复合材料的吸附影响因素、吸附性能以及吸附机理。本论文主要的研究结果如下：（1）制备、表征了包覆有磁性Fe₃O₄纳米粒子的碳微球（记作Fe₃O₄@C），并且将其用于水溶液中有机染料的去除。选择亚甲基蓝（MB）作为典型有机染料，用来评价Fe₃O₄@C的吸附、再生以及再利用性能。结果表明，制备的Fe₃O₄@C显示了对MB良好的吸附性能，而其中的磁性Fe₃O₄仅仅帮助了吸附后的分离，并不参与对MB的吸附。达到吸附饱和后，吸附剂被磁性分离，用酸萃取、微波辐照和热解法尝试对使用后的吸附剂进行再生。其中，微波辐照再生方法，吸附剂可以持续16次吸附/再生循环，其再生能力仍能保持90%以上。研究表明：MB在初始的Fe₃O₄@C上和再生后的Fe₃O₄@C上的吸附都遵循Langmuir等温模型和准二级动力学速率模型。温度为323K时，在Langmuir等温式中再生16次的与初始的Fe₃O₄@C的最大吸附量分别为476.5mg/g和694.4mg/g。吸附剂再生后，吸附量降低，但吸附速率上升了。获得的Fe₃O₄@C具有高的吸附量、好的再使用能力，它将成为有前景的、可行的吸附剂替代品。（2）以氧化石墨烯（GO）为原料，采用硫酸亚铁和氯化铁共沉淀的方法制备出氧化石墨烯与纳米Fe₃O₄复合的磁性材料——磁性氧化石墨烯（GO/Fe₃O₄）。采用孔雀石绿（MG）作为典型的吸附对象，研究了此材料对三苯甲烷类有机染料的吸附特性。实验探究了材料中GO含量对于吸附的影响，而且分析了pH值和温度因素引起的吸附行为的变化。结果表明，吸附动力学符合准二级动力学速率方程；对比Langmuir和Freundlich两种等温吸附模型，吸附过程更加符合Freundlich等温吸附模型，进一步说明了GO/Fe₃O₄具有不止一种活性位点的非均匀的镶嵌复合结构。该吸附剂能在80℃水浴条件下脱附再生。（3）使用微波辐照技术，以枯竹子为碳源制备了磁性竹基炭（MBC）并用于重金属离子Pb²⁺,Cd²⁺与Cu²⁺的吸附去除研究。分析了吸附条件包括吸附时间、pH值、离子强度以及初始金属离子浓度等对吸附的影响，讨论了MBC对三种金属离子的吸附特性与吸附机理。结果表明，金属离子在MBC上的吸附符合Langmuir等温模式和准二级动力学吸附过程；吸附的机理可归结为金属阳离子与MBC上的H+之间的离子交换作用，且吸附能力可能与金属离子半径有关，呈现出Pb²⁺>Cd²⁺>Cu²⁺的趋势。（4）研究了磁性氧化石墨烯（GO/Fe₃O₄）和磁性竹基炭（MBC）对六价铬的吸附作用，并对这两种吸附作用进行了比较。根据SEM形貌分析，吸附剂MBC具有与GO/Fe₃O₄相似的薄片层结构，能为六价铬的吸附提供了大量的吸附位点。对于吸附剂GO/Fe₃O₄，其优化的吸附条件是平衡吸附时间为50分钟，pH为1，温度30℃。而对于吸附剂MBC，除平衡吸附时间增加为85分钟外，其它优化条件与吸附剂GO/Fe₃O₄相同。两种磁性材料对六价铬的吸附均能很好的符合Langmuir等温模型以及准二级动力学速率方程。吸附的机理都可以解释为酸性介质中GO/Fe₃O₄和MBC表面含有的-COOH、-OH与HCrO4-之间的氢键作用。