近年来,随着全球经济的发展和人口数量的快速增长,水体污染已成为全球日趋严重的问题。由于人类的活动,大量的工农业以及生活污染物被排入水体环境,造成水体污染,给水生生物及人体的健康造成严重威胁。此外,水体污染物产生种类繁多,重金属铜属于难降解水体污染物中的一种,进入水体环境不会发生自然降解,因此,寻找科学有效的方法去除水体中金属铜已成为国内外研究的重点之一。吸附法是最广泛使用的方法,并且已被证明是从水中去除痕量金属的经济替代方案。羟基磷灰石(HAP)是脊椎动物的骨骼和牙齿的组成部分之一,通常用作生物材料,HAP结构中由于具有多孔性结构以及表面活性位点,也常被用作吸附剂。由于纯HAP中孔隙结构和表面活性位点有限,机械性差,脆性较大等原因,限制了纯HAP在实际吸附过程中的应用。壳聚糖(CS)具有良好的生物降解性以及对重金属具有优异的吸附性能,在HAP中掺入CS组成复合材料,近年来引起了人们的广泛关注。本论文旨在提高HAP的吸附性能以及材料的稳定性,通过共混法成功制备石灰石基HAP涂层、石灰石基掺杂HAP涂层和石灰石基CS/HAP涂层复合材料,并设计实验来研究吸附材料对模拟水溶液中重金属铜的吸附性能。通过X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、热重分析仪,比表面和孔径分布测定仪和扫描电子显微镜等技术对制备的材料进行表征分析,进一步得出材料对重金属铜的吸附机制,为吸附剂的实际应用提供启发性的建议。本论文的主要研究内容如下:(1)成功制备了石灰石基HAP涂层,并将其作为吸附材料用于处理模拟含铜废水。研究了时间、温度、铜离子初始浓度、共存阴阳离子等参数对铜离子去除效果的影响。结果表明石灰石基HAP涂层材料能高效、稳定的去除水溶液中铜离子,吸附反应在120 min基本达到平衡状态。当温度为30℃、铜离子初始浓度为20 mg·L-1,石灰石基HAP涂层对溶液中Cu2+的具有最佳的吸附效果,其吸附容量为90.90mg.g-1。当溶液初始浓度分别为20 mg·L-1、30 mg·L-1、40mg·L-1、50 mg·L-1时,随着初始浓度的增加,石灰石基HAP涂层对溶液中Cu2+的吸附容量逐渐增大,并且当温度分别20℃、30℃、40℃、50℃时,石灰石基HAP涂层对溶液中Cu2+的吸附容量随着温度的增加也呈现增大趋势。通过对吸附等温线、吸附动力学和热力学的研究,石灰石基HAP涂层对铜离子的吸附机理为吸附材料表面的离子交换和静电作用。另外研究表明,制备的石灰石基HAP涂层是一种低成本且高效的吸附剂,具有很强实际应用前景。(2)研究了 Mg2+和Sr2+离子对石灰石基HAP涂层结构和吸附性能的影响。在制备石灰石基HAP涂层的过程中掺入含Mg2+和Sr2+两种离子的氯化物,得到两种掺杂金属离子的石灰石基掺杂HAP涂层,并利用石灰石基掺杂HAP涂层进行铜离子吸附实验。根据实验结果可知,吸附性能:石灰石基掺Mg2+HAP涂层>石灰石基掺Sr2+HAP涂层>石灰石基HAP涂层,石灰石基掺杂HAP涂层具有更优良的结构和更大的比表面积。制备材料过程中,掺入的Mg2+和Sr2+可以替换石灰石基HAP涂层表面的Ca2+的位置,使石灰石基HAP涂层结构发生变化,Mg2+和Sr2+的掺入加强了离子交换和静电作用,进而提高了石灰石基掺杂HAP涂层对铜离子的吸附容量,尤其是Mg2+。该研究表明,石灰石基掺镁HAP涂层具有更好的结构性能和吸附能力,并且制备成本低,吸附剂无毒性,对高效、低成本吸附剂的开发具有一定前景意义。(3)研究了壳聚糖(CS)对石灰石基HAP涂层吸附性能的影响。实验过程中通过改变壳聚糖加入量(0.5g、1.0g、1.5g、2.5g)来制备石灰石基CS/HAP涂层复合物,通过吸附实验系统的研究了石灰石基CS/HAP涂层复合物对溶液中铜离子的吸附性能。探究了时间、温度、铜离子初始浓度等吸附参数对铜离子吸附效果的影响。结果表明,加入0.5 gCS制备的石灰石基CS/HAP涂层表现出最好的吸附性能,在温度为30℃、铜离子初始浓度为20 mg·L-1,石灰石基CS/HAP涂层对Cu2+的吸附容量为122.84 mg.g-1,另外随着CS加入量的增加,石灰石基CS/HAP涂层对Cu2+的吸附性能呈下降趋势。此外,与石灰石基HAP涂层相比,石灰石基CS/HAP涂层复合物表现出更好的热稳定性。该研究表明壳聚糖的引入使石灰石基HAP涂层对铜离子的吸附能力和吸附剂材料的热稳定性进一步提升,极大的拓展了石灰石基CS/HAP涂层复合物的实际应用范围。