进入生态环境系统的重金属超过环境容量时会引发生态损害或环境污染。将生物质引入环境功能材料水凝胶制备,充分利用木质素基丰富的-COOH、-OH、C=O等官能团,提升重金属离子的吸附功能,有助于重金属污染治理。本研究利用提取废次桑枝的木质素,采用接枝插层制备木质素基水凝胶（简称水凝胶）,开展水凝胶吸附模拟工业废水及土壤中重金属离子的研究,为环境功能材料水凝胶的制备及其在重金属污染治理的应用提供理论支撑。为制备获得性能优异的水凝胶,本文以Mn²⁺吸附量为评价指标,选取木质素质量、蒙脱土质量、交联剂质量为考察因素,利用均匀设计法优化获得制备水凝胶的适宜配比;通过SEM和FTIR分析制备水凝胶形貌及物相结构,检测水凝胶溶胀率、保水率,开展水凝胶吸附性能及其对电镀废水中Ni²⁺的吸附应用,推测水凝胶接枝插层制备机理。为探明木质素基水凝胶对水体中重金属离子的吸附及作用机制,基于水凝胶对模拟废水中Mn²⁺和Pb²⁺的吸附时间、温度、溶液pH值等因素探讨,开展等温线和热力学研究,探究水凝胶吸附Mn²⁺和Pb²⁺反应特性及机理;采用动力学揭示水凝胶吸附重金属离子的速率控制因素,利用颗粒内扩散模型分析水凝胶吸附Mn²⁺和Pb²⁺过程。为检测水凝胶对土壤中重金属的吸附处理效果,采用液态水凝胶淋洗方式,探讨淋洗液体积浓度、pH值以及淋洗时间等对土壤中重金属的去除效果,分析淋洗前后Mn、Cu、Cd的形态变化,结合动力学参数,揭示水凝胶淋洗液淋洗机制。研究结果如下:（1）均匀设计法优化获得水凝胶适宜组分及配比为:木质素质量为0.7000g、蒙脱土质量为0.1470g、交联剂质量为3.9730g;拟合所得方程R²=0.998,F=283.82>F（4,2）=19.3,模型可用;木质素与蒙脱土间的交互作用对水凝胶吸附Mn²⁺影响显著。SEM可见水凝胶蜂窝状多孔结构,FTIR显示木质素基水凝胶表面富含-OH、C=O、-NH₂等基团,1642cm^-1处非共轭C=O、1446 cm^-1处苯环骨架振动吸收峰是木质素特征峰,1123cm^-1处非共轭C-N与1010cm^-1处Si-O重合,表明木质素接枝聚合物插层蒙脱土。（2）该适宜组分下制备的水凝胶吸水120min溶胀率可达60%,自然风干70h保水率达20%。吸附初始质量浓度为320mg·L^-1、160mg·L^-1、1000mg·L^-1的Mn²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺溶液720min,吸附量分别可达77.09mg·g^-1、73.95 mg·g^-1、383.90 mg·g^-1,去除率分别为48.18%、92.41%、38.39%。吸附含Ni²⁺质量浓度为54.56mg·L^-1的电镀废水,吸附量达14.64 mg·g^-1,去除率达53.65%,表现出良好的吸附性能。（3）水凝胶对模拟废水中Mn²⁺和Pb²⁺等温吸附模型研究表明,水凝胶吸附Mn²⁺符合Langmuir等温吸附模型,为单分子层吸附,最大吸附量q_max和K_L随温度升高而增大;水凝胶吸附Pb²⁺满足Freundlich等温吸附模型和Temkin等温吸附模型,为多分子层非均质表面吸附,K_F和n值随温度升高而变小,表明温度升高有效吸附Pb²⁺反而降低。（4）热力学分析表明,水凝胶吸附Mn²⁺过程是自发的吸热反应,吸附Pb²⁺过程是自发的放热反应。准二级动力学模型表明,水凝胶对Mn²⁺和Pb²⁺的吸附以化学吸附为主,反应速率K₂随Mn²⁺、Pb²⁺初始质量浓度的增加而下降。颗粒内扩散模型表明,水凝胶吸附金属离子分三阶段,配位、离子交换、氢键作用是水凝胶控制Mn²⁺和Pb²⁺吸附速率的影响因素。（5）水凝胶淋洗液对土壤中重金属淋洗实验表明,当水凝胶淋洗液体积浓度为34%、pH值为3.0、淋洗6h,土壤中初始质量浓度为18.11mg·L^-1、0.16mg·L^-1、0.067mg·L^-1的Mn、Cu、Cd的去除率可达64.92%、34.83%、24.51%。水凝胶淋洗液去除Mn、Cu、Cd以铁锰氧化物结合态为主,且Mn和Cu淋洗动力学过程满足Elovich方程,Cd淋洗动力学过程满足双常数方程;重金属赋存形态性质及其含量影响重金属的去除率。