地下水资源是大自然的珍贵礼物,而严峻的矿区地下水污染问题正将这一馈赠转变成威胁,矿区地下水污染治理功在当代,利在千秋。矿区地下水污染具有潜伏性强、影响区域大、污染物种类多等特性,传统的污水治理方法并不能满足矿区地下水污染治理的需求,而针对煤矿场区地下水污染控制的专用材料目前仍十分匮乏。针对这一难题,本研究在国家重点研发计划《煤矿地下水阻断材料的研究》（2019YFC1805402）的支持下,研发了壳聚糖/微生物气凝胶复合材料,可通过络合、螯合、静电作用、氢键等方式吸附矿区地下水污染物,同时能够降解有机物。重金属离子以毒性大、难降解的特点成为矿区地下水污染治理的重中之重,本文以对铅、铜两种常见重金属离子的去除效果评估壳聚糖/微生物气凝胶复合材料的污染物阻断能力,吸附试验结果表明复合材料对二者均有良好的去除能力,且具有稳定性好、长期有效的优点,适用于矿区地下水污染物阻断。制备的壳聚糖/微生物气凝胶球可包裹于注浆材料中,通过注浆的方式直达污染点,可实现对污染场地的精准控制和污染物的高效拦截,为矿区地下水污染治理开拓了一种新思路。本研究的具体工作如下:（1）为最大程度上发挥壳聚糖材料的吸附性能,制备了大比表面积和高孔隙率的壳聚糖气凝胶球。首先,进行了一系列单因素实验,探究了材料组分和制备工艺对壳聚糖气凝胶球的强度、密度、吸附效率等性能的影响规律,划定了制备过程中各个参数的取值范围;进一步地,以吸附性能为优化目标,按照Plackett-Burman设计—最陡爬坡理论—Box-Behnken响应面设计的步骤对壳聚糖气凝胶球制备条件进行优化,分析了影响吸附性能的显著因素,得到了最优工艺,并对此工艺进行了验证,证明了优化设计的合理性;最后,研究了 pH、温度、离子初始浓度等环境因素对壳聚糖气凝胶球吸附性能的影响,并通过等温吸附模型、热力学分析、动力学分析对其吸附机理进行了解释。（2）考虑到污染物阻断材料用于矿区地下水治理应具有长期有效性,选取巨大芽孢杆菌为特征细菌,制备了壳聚糖/巨大芽孢杆菌气凝胶材料,研究了物理改性、化学改性对巨大芽孢杆菌吸附性能的提升效果,探究了壳聚糖气凝胶固定化巨大芽孢杆菌的影响因素,以及影响复合气凝胶吸附能力的环境因素,通过相应的分析模型解释了壳聚糖/巨大芽孢杆菌气凝胶材料的吸附机理,并对其吸附容量进行了预测,揭示了巨大芽孢杆菌对壳聚糖气凝胶吸附性能的提升机理。（3）鉴于细菌型吸附剂和真菌型吸附剂的客观差异,选取酿酒酵母为特征真菌制备了壳聚糖/酿酒酵母气凝胶材料,研究了物理、化学改性对酿酒酵母的改性效果,探究了壳聚糖气凝胶固定化酿酒酵母的制备条件,对比了巨大芽孢杆菌和酿酒酵母的固定化差异,研究了活化后酿酒酵母的生长能力,开展了对铅、铜离子的振荡吸附试验,明确了壳聚糖/酿酒酵母气凝胶材料的最优吸附条件,进一步分析了吸附机理。（4）将壳聚糖/巨大芽孢杆菌气凝胶材料包裹于多孔地聚物注浆材料中,进行了动态吸附柱实验,结果表明,壳聚糖/巨大芽孢杆菌气凝胶球可完整的均匀分散在多孔地聚物注浆材料中,在不影响其强度的同时一定程度上增大了其渗透系数;壳聚糖/巨大芽孢杆菌气凝胶球的引入延长了吸附柱的使用寿命,单独装填使用时也展现出了对模拟矿山废水良好的处理效率。