铅重金属易富集在人体等生命组织中,严重危害人体生命健康和自然环境。水凝胶吸附重金属具有吸附效率高,污染小等特点,因而备受关注。本文利用聚丙烯酰胺及其水解物上CONH₂和COO^-的有效功能基团,制备出一种合成途径简便,吸附性能良好的聚丙烯酰胺/聚氨酯复合水凝胶,并对其吸附机理和吸附性能进行了详细的研究。论文主要内容如下:1.制备了聚丙烯酰胺（PAM）、聚丙烯酰胺-co-八乙烯低聚倍半硅氧烷（PAM-co-OVPOSS）聚合物,通过水溶液聚合和反相乳液聚合,实现了聚丙烯酰胺分子量在几万到几百万的范围内可控制,并详细研究了聚合过程中单体浓度、引发剂浓度、温度、时间等因素对分子量的影响;通过以丙烯酰胺（AM）、OVPOSS为共聚单体,1,4二氧六环为溶剂进行自由基沉淀聚合,制备了一系列不同摩尔比的PAM-co-OVPOSS的聚合物,并通过红外FTIR、XRD、NMR等表征了其结构和组成,研究结果表明,当OVPOSS/AM投料的摩尔比为1/800时,形成以OVPOSS为核,PAM为臂的水溶性星型高分子;当OVPOSS/AM投料的摩尔比为1/80时,OVPOSS中平均反应的双键数为4.8,形成低交联的聚合物。2.以PAM、PAM-OVPOSS以及PU为制备凝胶的基本单元,通过在室温下将线性PAM、PAM-OVPOSS溶解和分散在水中,PU在碱性条件下形成三维网络结构。基于氢键相互作用,PAM、PAM-OVPOSS与PU相互连接,最终制备出PAM/PU,PAM-OVPOSS/PU水凝胶,通过FTIR、DSC、SEM等分析了凝胶的结构和和形态。材料的压缩实验表明PAM-OVPOSS/PU凝胶的强度要明显高于PAM/PU凝胶。研究了组分以及分子量的因素对吸附Pb²⁺性能影响,主要结论有:（a）随PAM、PAM-OVPOSS含量增加,对Pb²⁺的吸附先增加后下降,15 wt%PAM,60 g/L PU的PAM/PU水凝胶,20 wt%PAM-OVPOSS,60 g/L的PAM-OVPOSS/PU水凝胶对Pb²⁺吸附效果最好,且PAM/PU凝胶吸附效果更好;（b）凝胶PU浓度（体系水体积分数）对Pb²⁺吸附实验表明,随水体积分数的增加,PAM-OVPOSS/PU水凝胶受到的影响更大,PAM/PU、PAM-OVPOSS/PU凝胶分别在15 wt%PAM,40 g/L PU和20 wt%PAM,60 g/LPU吸附效果最好;（c）凝胶体系PAM分子量对Pb²⁺吸附实验表明,分子量对凝胶的吸附性能影响很小,但是分子量大对形成凝胶的速度有明显影响,分子量大形成凝胶速度快。动力学和等温热力学的研究表明,PAM/PU、PAM-OVPOSS/PU凝胶均符合预二级动力学,而且均可在60 min内达到平衡,并符合Langmuir等温吸附方程,最大吸附量和移除率分别为228 mg/g和96%、195 mg/g和85%;PAM/PU、PAM-OVPOSS/PU凝胶的吸附机理相似。结合动力学和热力的宏观实验现象,以及FTIR、SEM、XPS结果,表明凝胶对于Pb²⁺吸附受多重因素影响,凝胶表面含有-CONH₂、-COO^-的有效官能基团,水凝胶对Pb²⁺以化学吸附为主,即Pb²⁺与-CONH₂的螯合作用,-COO^-与Pb²⁺的静电作用,而凝胶交联网络的物理吸附为辅。