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随着工业进程的快速推进，重金属离子废水排放引起的水污染问题在世界范围内引起了广泛关注。废水中的重金属离子具有降解困难、毒性强等特征，极易对人类健康造成严重危害，故急需开发环保高效的重金属污染修复技术。吸附法是一种经济有效、操作简易、后处理简单的治理技术。而吸附剂的选择是影响吸附处理效果的关键。利用生物质资源制备具有高吸附容量、良好再生性和生物相容性好的新型吸附剂，不仅可为废水处理和土壤修复提供新的功能材料，而且可为生物质高值化提供新途径。本文以空心莲子草、浮萍和水葫芦为基本原料，通过交联接枝法制备了水生植物功能化吸附剂，使其具有固液分离能力强、吸附能力高、再生性好等优点。以功能化水生植物为吸附剂，去除模拟废水中重金属离子，重点研究了水生植物功能化吸附剂去除重金属离子的行为及机理，主要内容与成果如下：
1．氨基化空心莲子草吸附剂(DAP)对水中Cu(Ⅱ)的吸附行为研究。以生物质空心莲子草为基体，通过化学交联接枝法将氨基交联到其表面制成DAP吸附剂。使用SEM、FTIR、XRD和XPS表征DAP的形貌、结构和成分。研究了影响因素(如吸附剂剂量、初始pH值、接触时间、温度和初始浓度)对DAP吸附性能的影响，并对DAP的再生性能进行了评价。在对DAP进行表征的基础上，探讨了去除Cu(Ⅱ)的机理。研究结果表明：(1)在pH5.5，100mg/LCu(Ⅱ)，温度为298K，吸附剂剂量5.0g/L的条件下，Cu(Ⅱ)吸附量和去除率分别达到19.33mg/g和95.57%。(2 )吸附动力学和平衡研究表明准二级反应动力学模型(R2=0.9964)和Langmuir吸附模型(R2＞0.982)符合DAP对Cu(Ⅱ)的吸附行为。(3)基于FTIR和XPS研究显示，增强Cu(Ⅱ)吸附的主要原因是氨基与金属离子的络合作用，DAP对Cu(Ⅱ)的吸附机理主要是化学络合吸附。(4)该吸附剂重复利用率高，吸附-解吸6次后，DAP的吸附效率只下降了27.94%。(第2章)
2．氨基化浮萍吸附剂(DSP)对水中Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附行为研究。以生物质浮萍为基体，在环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺和二乙烯三胺作用下制备DSP吸附剂。通过SEM、Zeta、FTIR和XPS技术表征DSP的形貌、结构和成分。研究了影响因素(如吸附剂剂量、初始pH值、接触时间、温度和初始浓度)对DSP吸附Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)过程的影响。研究结果表明：(1)DSP在污染物吸附方面具有明显的优势，其具有典型的褶皱层次性结构、关键官能团(-OH和N-H)和高吸附能力。FTIR和XPS分析表明，-OH和N-H官能团参与了Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附。(2)在实验范围内，DSP吸附Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的最佳pH值分别为6.5和5.5，最佳吸附剂剂量均为5.0g/L，DSP对Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)最大吸附量分别为45.68和51.75mg/g，而SP最大吸附量分别为6.57和7.98mg/g。(3)采用准二级反应动力学模型和Langmuir吸附模型拟合较好，且属于高温下自发、吸热的过程。(4)用Na2EDTA作为解吸剂，经过5次吸脱附实验，DSP对Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附效率仍保持在56.47%和62.18%。(第3章)
3．羧基化水葫芦吸附剂(CWH)对水中Cu(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附行为研究。以可再生生物质水葫芦为基体，用柠檬酸交联修饰制备CWH吸附剂。研究了影响因素(如吸附剂剂量、初始pH值、接触时间、温度和初始浓度)对CWH吸附Cu(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)过程的影响。研究结果表明：(1)CWH吸附溶液中Ni(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的最佳pH值分别为7.5，6.0和5.0；最佳接触时间分别为300，180和120min；最佳吸附剂剂量分别为6.5，5.0和4.0g/L。(2)CWH对Ni(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附理论符合准二级反应动力学和Langmuir吸附模型，最大吸附容量分别为59.64，77.98和96.89mg/g。热力学模型表明反应为自发吸热过程。(3)经过5次再生性能实验研究，CWH对Ni(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的去除率仍保持在55.23%，65.63%和71.46%，表明CWH在多次循环利用后仍表现出良好的再生性能。(4)通过SEM，FTIR和XPS研究显示，CWH表面粗糙及微孔数增加，且羧基被成功引入到材料颗粒表面。(第4章)
1．氨基化空心莲子草吸附剂(DAP)对水中Cu(Ⅱ)的吸附行为研究。以生物质空心莲子草为基体，通过化学交联接枝法将氨基交联到其表面制成DAP吸附剂。使用SEM、FTIR、XRD和XPS表征DAP的形貌、结构和成分。研究了影响因素(如吸附剂剂量、初始pH值、接触时间、温度和初始浓度)对DAP吸附性能的影响，并对DAP的再生性能进行了评价。在对DAP进行表征的基础上，探讨了去除Cu(Ⅱ)的机理。研究结果表明：(1)在pH5.5，100mg/LCu(Ⅱ)，温度为298K，吸附剂剂量5.0g/L的条件下，Cu(Ⅱ)吸附量和去除率分别达到19.33mg/g和95.57%。(2 )吸附动力学和平衡研究表明准二级反应动力学模型(R2=0.9964)和Langmuir吸附模型(R2＞0.982)符合DAP对Cu(Ⅱ)的吸附行为。(3)基于FTIR和XPS研究显示，增强Cu(Ⅱ)吸附的主要原因是氨基与金属离子的络合作用，DAP对Cu(Ⅱ)的吸附机理主要是化学络合吸附。(4)该吸附剂重复利用率高，吸附-解吸6次后，DAP的吸附效率只下降了27.94%。(第2章)
2．氨基化浮萍吸附剂(DSP)对水中Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附行为研究。以生物质浮萍为基体，在环氧氯丙烷、N,N-二甲基甲酰胺和二乙烯三胺作用下制备DSP吸附剂。通过SEM、Zeta、FTIR和XPS技术表征DSP的形貌、结构和成分。研究了影响因素(如吸附剂剂量、初始pH值、接触时间、温度和初始浓度)对DSP吸附Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)过程的影响。研究结果表明：(1)DSP在污染物吸附方面具有明显的优势，其具有典型的褶皱层次性结构、关键官能团(-OH和N-H)和高吸附能力。FTIR和XPS分析表明，-OH和N-H官能团参与了Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附。(2)在实验范围内，DSP吸附Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的最佳pH值分别为6.5和5.5，最佳吸附剂剂量均为5.0g/L，DSP对Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)最大吸附量分别为45.68和51.75mg/g，而SP最大吸附量分别为6.57和7.98mg/g。(3)采用准二级反应动力学模型和Langmuir吸附模型拟合较好，且属于高温下自发、吸热的过程。(4)用Na2EDTA作为解吸剂，经过5次吸脱附实验，DSP对Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附效率仍保持在56.47%和62.18%。(第3章)
3．羧基化水葫芦吸附剂(CWH)对水中Cu(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附行为研究。以可再生生物质水葫芦为基体，用柠檬酸交联修饰制备CWH吸附剂。研究了影响因素(如吸附剂剂量、初始pH值、接触时间、温度和初始浓度)对CWH吸附Cu(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)过程的影响。研究结果表明：(1)CWH吸附溶液中Ni(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的最佳pH值分别为7.5，6.0和5.0；最佳接触时间分别为300，180和120min；最佳吸附剂剂量分别为6.5，5.0和4.0g/L。(2)CWH对Ni(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附理论符合准二级反应动力学和Langmuir吸附模型，最大吸附容量分别为59.64，77.98和96.89mg/g。热力学模型表明反应为自发吸热过程。(3)经过5次再生性能实验研究，CWH对Ni(Ⅱ)，Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的去除率仍保持在55.23%，65.63%和71.46%，表明CWH在多次循环利用后仍表现出良好的再生性能。(4)通过SEM，FTIR和XPS研究显示，CWH表面粗糙及微孔数增加，且羧基被成功引入到材料颗粒表面。(第4章)