随着工农业的飞速发展，大量富含重金属离子的废水被排放到环境中，造成了严重的环境污染，危害人体健康。吸附法因为其效率高、反应速率快、能耗低、不产生二次污染等优点被广泛应用于重金属废水的处理。寻找吸附容量高、成本低、易分离和性质稳定的吸附剂成为了研究的重点。石墨烯材料自2004年被发现以来，因为其具有特殊的结构和优异的性能，在吸附领域拥有很好的发展前景。　　采用氧化石墨作为基底材料，对其进行改性，合成得到具有更好性能的石墨烯类材料，通过XRD、TEM、SEM、FTIR和Raman等表征手段，研究材料的形态、结构和表面官能团情况。采用批量实验，研究改性的石墨烯类材料对水中镉离子的吸附性能，并对其动力学和热力学行为进行探讨。　　主要研究结果如下:　　(1)采用改性的Hummers方法合成氧化石墨，将其在强碱溶液中超声分散并进行水热反应，通过多种表征手段证实成功制备羟基化石墨烯。吸附数据采用伪二级动力学模型进行拟合，说明羟基化石墨烯对镉离子的吸附是化学吸附。Langmuir吸附等温线模型能够很好地描述吸附结果，表明吸附反应为单层吸附，对镉离子的吸附容量达到了156.25 mg/g。吸附过程是自发的吸热反应。　　(2)利用合成的氧化石墨进行巯基化改性，对比改性前后材料的XRD、TEM、FTIR和Raman的表征结果，证明成功在氧化石墨烯表面枝接了巯基。批量实验得到的吸附结果能够采用伪二级动力学模型进行描述，证明吸附剂的吸附过程与溶液中的质量转移无关。Langmuir吸附等温线模型对吸附数据拟合的效果最好，单层吸附容量为161.29mg/g。吸附过程能够自发进行，并且是吸热反应。　　(3)制备氧化石墨作为前驱体，将四氧化三铁纳米粒子锚固在基底上，使用巯丙基三乙氧基硅烷对合成的还原性氧化石墨烯基四氧化二铁进行改性，利用TEM、SEM、FTIR和Raman表征材料的结构、形态和官能团特征。改性四氧化三铁/还原性氧化石墨烯对镉离子的吸附符合伪二阶动力学模型，说明吸附过程属于化学吸附。吸附结果能够采用Langmuir吸附等温线模型进行拟合，吸附剂对镉离子的单层吸附容量达到了125.00mg/g。