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随着工业水平的快速发展和城市现代化进程的加快，越来越多的行业产生大量的含重金属废水，严重威胁人类健康和生态环境，因此，对水中重金属污染物的去除研究具有重要的意义。生物材料因其来源广泛、价格低廉、环境友好、不产生二次污染等特点，在重金属去除领域备受关注。本文中，我们对生物材料壳聚糖和柚子皮进行了功能化修饰，并研究了它们对溶液中Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的去除效果，优化了去除的最优条件，并对相关去除机理进行了探讨。主要内容如下: (1)我们以廉价的壳聚糖为原料，引入Fe3+和Fe3O4纳米粒子，合成了磁性的壳聚糖-Fe水凝胶(MCh-Fe)并利用SEM、FT-IR、XRD、TGA、VSM、XPS等分析手段对其结构和性质进行了详细表征。将其应用于对水中Cr(Ⅵ)的去除研究后发现，MCh-Fe在pH为3到5的范围内都可以实现对Cr(Ⅵ)的快速高效去除，平衡时间在30 min之内。吸附了Cr(Ⅵ)后的MCh-Fe可以用NaOH溶液进行洗脱，用稀HCl再生，且利用材料的磁性可以实现快速分离。MCh-Fe对Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir等温式和准二级动力学，是吸热熵增的自发过程，最大吸附量达到169.49mg/g。我们还提出了MCh-Fe去除Cr(Ⅵ)的机理，即以离子交换为主，静电吸引为辅的过程，并伴随少量Cr(Ⅵ)的还原。它的快速、高效、可再生性等优势使其将在环境应用方面有巨大的潜力。 (2)我们以柚子皮为载体，将PEI负载在柚子皮上，成功合成了富含氨基的PEI-柚子皮(PEI-GP)，并通过SEM、FT-IR等手段对其进行了表征。相较于表面带负电的天然柚子皮，负载了PEI的柚子皮表面带正电，可以通过静电作用吸附去除溶液中带负电的Cr(Ⅵ)离子。实验结果表明，PEI-GP对Cr(Ⅵ)具有超强的吸附能力，吸附量达到了192.31 mg/g，是未修饰的天然柚子皮的10倍。吸附过程符合Langmuir等温式和准二级动力学，是吸热熵增的自发过程。通过研究吸附前后的XPS谱图发现，PEI-GP不仅可以吸附Cr(Ⅵ)，且氨基可以提供电子，将Cr(Ⅵ)还原为毒性较低的Cr(Ⅲ)，实现对Cr(Ⅵ)的解毒。这些结果表明，PEI-GP可以作为水中Cr(Ⅵ)去除的一种高效、绿色吸附剂。 (3)基于氨基与金属阳离子之间卓越的螯合性能，我们将合成得到的PEI-GP用于吸附溶液当中的Cu(Ⅱ)。研究发现修饰后的PEI-GP对Cu(Ⅱ)具有超高的吸附容量，吸附量达到了149.25 mg/g，是未修饰的天然柚子皮的12倍。吸附在常温下即可高效进行，在pH为5-5.5的条件下效果最好，腐植酸和水体中常见的金属阳离子对吸附的干扰都比较轻微。吸附过程符合Langmuir等温式和准二级动力学，通过固定床穿透实验证明PEI-GP可以用于实际水样中Cu(Ⅱ)的去除。