重金属废水、纺织印染废水和富营养水体是目前环境工作者十分关注的几种典型污染水体。对这几种水体中污染物进行有效处理已成为环境领域的热点课题。水体中的非均相微界面对于水体中污染物去除过程起重要作用,是污染物发生转移转化的重要载体。根据目标污染物需要,进行人为设计并构建具有相应功能的复合微界面材料,强化界面反应已成为目前水污染控制的重要研究方向。本文在大量国内外文献调研基础上,概括总结了微界面吸附材料构建与性能提升方法,以及铁基磁性材料在水处理吸附剂中应用方式。基于此,采用Fe3O4纳米颗粒为基础,针对水中重金属阳离子铜、阴离子锑、磷酸根离子、染料和聚乙烯醇(PVA)的吸附处理进行研究。结合几种污染物特性,进行两种磁性复合材料NH2-Fe3O4-NTA和碳酸镧/Fe3O4(MLC)的微界面调控和铁氧体工艺中微界面的原位构建。对处理过程的关键影响因子、去除效果和机理以及吸附材料的磁回收再利用性能进行分析评价。研究表明,采用一步法,通过水解酰胺化反应,调控四氧化三铁的微界面,制备出了核壳结构的磁性NH2-Fe3O4-NTA,比中间产物Fe3O4-SiO2-NH2和传统的层层合成工艺产物NH2-Fe3O4-NTAⅡ具有更好的表面物化性能和重金属吸附能力,对水体中阳离子Cu(Ⅱ)和阴离子Sb(Ⅲ)的最大吸附量分别为55.56 mg/g和51.07 mg/g,5次吸脱附循环后铜和锑吸附量仍保持在80%以上,能很好的吸附复合金属废水中的多种金属离子。NH2-Fe3O4-NTA对水中阴阳离子的吸附机制各不相同,非特异性静电作用、内层络合、配体交换、螯合和配位络合作用共同支配着NH2-Fe3O4-NTA对金属离子的吸附。进一步在NH2-Fe3O4-NTA的研究基础上,针对其较差的磷酸根吸附能力,采用溶剂热一步法,通过镧铁共沉淀,调控四氧化三铁的微界面,制备了磁性复合物MLC,其中碳酸镧是主要的磷吸附位点,随着MLC中镧比例的增加,MLC对磷吸附量提高。La/Fe摩尔比2:1时,MLC-21同时具有最高磷吸附量和最佳合成产率,MLC-21对磷酸根离子最大吸附量为77.85 mg P/g,具有很宽pH适用范围(4-11),超强的磷选择性吸附能力,5次脱附再生后吸附量能保持在83%以上。在吸附磁分离循环集成装置(AMSS)中处理实际磷污染水体,不同投加量的MLC-21均可使出水磷浓度达到标准,吸附剂可磁回收且没有金属释放。MLC对磷酸根的吸附机制包括静电吸引作用和La(HCO3)2+/La(CO3)2-与磷酸根之间发生配体交换形成LaPO4的内层络合,其中后者作用力占主导地位。进一步在NH2-Fe3O4-NTA的研究基础上,针对其较差的染料和PVA吸附能力,采用原位沉淀反应,对生成的铁氧体微界面进行调控,提升了反应活性。在应对染料目标污染物时,铜铁氧体氧化工艺具有最佳的处理效果,可高效原位处理多种类型模拟染料废水,反应温度适中,所需时间较短,在60 min内可达到80%以上的染料去除率。Fe/Cu摩尔比、碱投加量OH/M是关键影响因素。对亚甲基蓝、酒石黄、结晶紫、刚果红四种染料最大吸附量分别为349.2、382.2、402.5和831.8 mg/g。铜铁氧体氧化工艺对染料废水的高效处理能力由多种去除机制共同决定。染料的去除主要发生在铜铁氧体材料的原位生长过程中,高活性的Cu20是其中一个非常重要的活性组分,静电作用只起部分作用,染料分子主要通过卷扫、包裹进入到沉淀物中而被去除。该工艺沉淀物可经高温煅烧二次调控后用作高质量的磁性铜铁氧体催化材料。应对PVA目标污染物时,Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)铁氧体中和工艺兼具高处理效果和经济性。在20 min内可达到80%以上的PVA去除率。总铁投加量是关键影响因素。机制研究发现,在工艺过程中PVA参与了沉淀物Fe3O4的原位生成,形成一种类似于凝胶的高比表面积磁性Fe3O4聚合物。该工艺在处理模拟PVA染料混合废水时仍具有极大优势。工艺沉淀物可经磁回收和简单处理后作为吸附剂再利用,对金属锑的拟合吸附量可以达到71.94 mg/g。