水乃生命之源。由于现代工业经济的发展,重金属污水的排放日益严重,对环境和生物健康造成了巨大威胁。而重金属具有剧毒、不可降解、生物富集等特性,并且自然降解过程十分缓慢,所以对重金属污水的处理显得尤为急迫。然而传统的处理方法如沉淀法、离子交换法等有着诸多弊端,所以相比较而言吸附法已经成为处理重金属污水的最为理想方法之一,其具有副产物无毒害、成本低廉、操作简便等优点。而吸附法中最为关键的一点则是吸附材料的研发,如何设计和制备有效的重金属吸附材料,尤其是可同时去除多种重金属离子或专一性吸附某种特定重金属离子的吸附材料是当前研究的重点。因此本文主要开展了以下几方面的研究:首先设计并采用反相悬浮交联法成功制备出了巯基/季铵盐功能化磁性壳聚糖复合材料(Cyshtcc-Fe3O4)用于同时去除污水中的7种重金属离子,采用FTIR,SEM,VSM和TGA等方法进行表征。该复合材料可在pH 7、60 min内同时对多种重金属离子(As5+,As3+,Cu2+,Hg2+,Zn2+,Cd2+,Pb2+)具有较好的去除效果,尤其对Pb2+效果最佳,吸附容量可达235.63 mg/g,高于多数文献报道值,然而该材料对As3+的去除效果较差。吸附等温线拟合表明Cyshtcc-Fe3O4的吸附过程更符合Sips模型,吸附动力学更符合准二级动力学模型,说明Cyshtcc-Fe3O4吸附重金属离子的过程以化学吸附为主,XPS结果表明吸附主要是由于巯基官能团与金属离子发生了络合作用所致。Cyshtcc-Fe3O4具有较好的解吸再生性能,以Pb2+为例,重复使用5次之后Cyshtcc-Fe3O4对Pb2+的去除效率依然可达93%。上述研究过程中发现,砷(Ⅲ)离子是一种较难吸附的重金属离子,因此为提高吸附材料对砷(Ⅲ)离子的去除性能,本章采用离子印迹方法和反相悬浮交联法,以壳聚糖为载体和功能单体,砷(Ⅲ)离子为印迹离子,成功制备出了砷(Ⅲ)离子印迹磁性四氧化三铁/季铵盐壳聚糖复合材料(As(Ⅲ)-IMHNPs),该印迹材料对砷(Ⅲ)离子具有良好的去除效果,在pH 6、吸附剂用量2 g/L、初始浓度为5mg/L的砷溶液、313 K的实验条件下,去除效率可达93.88%,最大吸附容量可达11.52 mg/g。与非印迹材料NIMHNPs相比,As(Ⅲ)-IMHNPs对砷(Ⅲ)离子的选择去除性能得到提高,不同干扰离子存在下的印迹因子范围为1.02～1.17。此外As(Ⅲ)-IMHNPs具有较好的解吸再生性能,重复应用10次之后,其除砷(Ⅲ)效率依然可达75%。吸附动力学更符合准二级动力学模型,说明As(Ⅲ)-IMHNPs除砷(Ⅲ)过程以化学吸附为主。上述研究中,As(Ⅲ)-IMHNPs与NIMHNPs相比较虽然具有一定的优势,但印迹材料的选择性优势并不十分明显。结合砷(Ⅲ)离子的特性和存在形式考虑,选用阳离子表面活性剂甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂、过硫酸铵-亚硫酸氢钠为氧化还原引发体系,使用乳液聚合法成功制备了砷(Ⅲ)离子印迹聚合物(As(Ⅲ)-IIP),实验步骤简单,操作方便,使用FTIR,SEM,TEM,XRD,TGA等手段进行了表征。批吸附实验探讨了 As(Ⅲ)-IIP的最佳除砷(Ⅲ)参数及选择吸附性能,结果表明在pH 7、吸附剂用量2 g/L、30 ℃下对初始浓度为1mg/L的砷溶液的去除效率最佳,最大吸附容量为0.38 mg/g,且As(Ⅲ)-IIP具有很高的选择吸附性能,不同干扰离子存在下的印迹因子范围为2.15～3.36。吸附等温线拟合表明As(Ⅲ)-IIP的吸附过程更符合Sips模型,吸附动力学更符合准二级动力学模型,说明材料的吸附过程是通过化学吸附发生的。