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随着经济的发展，工业化进程的加快，大量的重金属污染物随工业废水和城市生活污水被排入自然水体中，严重污染了江、河、湖泊和地下水。因重金属污染物具有难降解、易富集、毒性大的特性而严重危害人类及水生生态的生命安全。因此，同时检测和去除水溶液中的重金属离子是一项与环境保护有关的重要任务。
在众多的重金属废水处理技术中，吸附法因效率高，操作简单、可再生等优点而被广泛应用于重金属废水处理。近年来准确、快速去除和选择性识别污染物种类的复合吸附剂需求不断增长。在许多用于检测污染物种类的传感技术中，可视化检测方法是极具吸引力的，因为它技术简单，不需要复杂的设备或严格控制环境。但如何实现对痕量重金属离子选择性可视化检测仍是研究人员面临的一大挑战。
二氧化硅微球因廉价、比表面积大、表面吸附力强、化学纯度高等特性，被认为是一种很有前景的吸附剂。但二氧化硅作为吸附剂无选择性，并且粒子间可通过电荷转移以及分子间氢键、静电等方式相互作用，致使其极易团聚而不能发挥其优异性能，已成为其应用的瓶颈。所以必须对其改性，提高其性能及拓宽应用范围。本文针对利用常规二氧化硅微球难以选择性可视化检测及高效稳定去除重金属离子的缺陷，拟对二氧化硅微球进行改性和修饰以提高材料的吸附性能和兼具选择性可视化检测水中的重金属离子。本文主要研究内容如下：
(1)用淀粉和正硅酸乙酯为原料采用溶胶凝胶法合成了核壳结构的淀粉/SiO2微球，再以3-巯基丙基三甲氧基硅烷为硅烷化试剂在淀粉/SiO2微球表面修饰上-SH，成功合成了淀粉/SiO2-SH，并考察了其对二价铅离子的吸附性能。利用了XRD、SEM、TEM、FTIR以及XPS对制备材料的结构和形貌进行了表征。考察了淀粉与二氧化硅的质量比、pH、干扰离子等因素对吸附二价铅离子性能的影响。结果表明淀粉与二氧化硅的质量比为1∶2.5，pH为7时，对铅离子的吸附性能最好，最大吸附容量可达49.29mg/g。其吸附过程符合Langmuri模型，更符合准二级动力学。同时此材料展现出了高效稳定的重复吸附性能。
(2)基于木瓜蛋白酶(PA)对铅离子的特异性显色吸附能力，以木瓜蛋白酶改性后的金纳米颗粒修饰淀粉/SiO2微球，制成淀粉/SiO2@AuNPs-PA微球。并考察了其对二价铅离子的检测吸附性能。利用XPS、XRD、TEM及FTIR对材料进行物化性质表征。结果证明，淀粉/SiO2@AuNPs-PA的吸附过程符合Langmuri模型，动力学方面则更符合准二级动力学。淀粉/SiO2@AuNPs-PA的最大吸附容量为101.79mg/g，且可在水中肉眼检测铅离子，并在0.01-2.5mg/L的浓度下定量检测铅离子浓度。此材料大大的提高了对铅离子的吸附性能，并将吸附剂与检测剂相结合，达到了同步检测和去除水中铅离子的目的。
(3)用壳聚糖和正硅酸乙酯交联制成壳聚糖/SiO2。磺基水盐酸(SA)可与铜离子发生络合反应，生成有色沉淀。用磺基水杨酸修饰壳聚糖/SiO2，制备出复合材料壳聚糖/SiO2-SA。并考察了其对溶液中铜离子的检测吸附性能。利用XRD、TEM及FTIR对材料进行物化性质表征。结果证明，壳聚糖/SiO2-SA的吸附过程皆符合Langmuri模型和Freundlich模型，动力学方面则更符合准二级动力学。壳聚糖/SiO2对于铜离子的最大吸附容量为100.24mg/g，而壳聚糖/SiO2-SA为164.34mg/g，且壳聚糖/SiO2-SA可定量分析水中的铜离子。此材料不仅提高了对铜离子的吸附性能，还同时具备了对铜离子的定量分析，实现同步检测和去除溶液中的铜离子。
在众多的重金属废水处理技术中，吸附法因效率高，操作简单、可再生等优点而被广泛应用于重金属废水处理。近年来准确、快速去除和选择性识别污染物种类的复合吸附剂需求不断增长。在许多用于检测污染物种类的传感技术中，可视化检测方法是极具吸引力的，因为它技术简单，不需要复杂的设备或严格控制环境。但如何实现对痕量重金属离子选择性可视化检测仍是研究人员面临的一大挑战。
二氧化硅微球因廉价、比表面积大、表面吸附力强、化学纯度高等特性，被认为是一种很有前景的吸附剂。但二氧化硅作为吸附剂无选择性，并且粒子间可通过电荷转移以及分子间氢键、静电等方式相互作用，致使其极易团聚而不能发挥其优异性能，已成为其应用的瓶颈。所以必须对其改性，提高其性能及拓宽应用范围。本文针对利用常规二氧化硅微球难以选择性可视化检测及高效稳定去除重金属离子的缺陷，拟对二氧化硅微球进行改性和修饰以提高材料的吸附性能和兼具选择性可视化检测水中的重金属离子。本文主要研究内容如下：
(1)用淀粉和正硅酸乙酯为原料采用溶胶凝胶法合成了核壳结构的淀粉/SiO2微球，再以3-巯基丙基三甲氧基硅烷为硅烷化试剂在淀粉/SiO2微球表面修饰上-SH，成功合成了淀粉/SiO2-SH，并考察了其对二价铅离子的吸附性能。利用了XRD、SEM、TEM、FTIR以及XPS对制备材料的结构和形貌进行了表征。考察了淀粉与二氧化硅的质量比、pH、干扰离子等因素对吸附二价铅离子性能的影响。结果表明淀粉与二氧化硅的质量比为1∶2.5，pH为7时，对铅离子的吸附性能最好，最大吸附容量可达49.29mg/g。其吸附过程符合Langmuri模型，更符合准二级动力学。同时此材料展现出了高效稳定的重复吸附性能。
(2)基于木瓜蛋白酶(PA)对铅离子的特异性显色吸附能力，以木瓜蛋白酶改性后的金纳米颗粒修饰淀粉/SiO2微球，制成淀粉/SiO2@AuNPs-PA微球。并考察了其对二价铅离子的检测吸附性能。利用XPS、XRD、TEM及FTIR对材料进行物化性质表征。结果证明，淀粉/SiO2@AuNPs-PA的吸附过程符合Langmuri模型，动力学方面则更符合准二级动力学。淀粉/SiO2@AuNPs-PA的最大吸附容量为101.79mg/g，且可在水中肉眼检测铅离子，并在0.01-2.5mg/L的浓度下定量检测铅离子浓度。此材料大大的提高了对铅离子的吸附性能，并将吸附剂与检测剂相结合，达到了同步检测和去除水中铅离子的目的。
(3)用壳聚糖和正硅酸乙酯交联制成壳聚糖/SiO2。磺基水盐酸(SA)可与铜离子发生络合反应，生成有色沉淀。用磺基水杨酸修饰壳聚糖/SiO2，制备出复合材料壳聚糖/SiO2-SA。并考察了其对溶液中铜离子的检测吸附性能。利用XRD、TEM及FTIR对材料进行物化性质表征。结果证明，壳聚糖/SiO2-SA的吸附过程皆符合Langmuri模型和Freundlich模型，动力学方面则更符合准二级动力学。壳聚糖/SiO2对于铜离子的最大吸附容量为100.24mg/g，而壳聚糖/SiO2-SA为164.34mg/g，且壳聚糖/SiO2-SA可定量分析水中的铜离子。此材料不仅提高了对铜离子的吸附性能，还同时具备了对铜离子的定量分析，实现同步检测和去除溶液中的铜离子。