近年来,随着工业化与城镇化进程的加速,我国每天的工业染料废水排放量高达300～400万m~3。其中,有机染料刚果红由于其本身化学结构稳定而不易发生降解,且毒性大、色度深,容易造成水环境污染,严重危害了人类健康。因此,寻找高效、易回收再利用、低成本的吸附剂成为当前印染污水处理中亟待解决问题之一。我国电解铝工业是CO2排放大户,每生产一吨电解铝的碳排放量超过生产钢铁碳排放量的6倍,全国电解铝CO2排放量约占全国碳总排放量5%,约占全球3%。高纯介孔氧化铝（High-purity mesoporous Alumina:HPMA）是21世纪尖端功能化纳米材料,因其优异的物理化学性质,在染料废水及烟气处理方面得到广泛应用。因此,开发研究一种对有机染料刚果红/CO2具有优异吸附性能的高纯介孔氧化铝材料,为实现我国印染工业有机染料刚果红的治理及铝电解过程中CO2回收、资源化利用具有重要意义。本论文以工业氢氧化铝为原料,通过重溶-重结晶法,离子交换法以及直接老化-铵盐取代法制备高纯介孔氧化铝纳米颗粒,研究了其对刚果红/CO2的吸附性能。主要研究内容如下:（1）以工业氢氧化铝为原材料,采用重溶-重结晶法,在超声波和热盐酸溶液协同作用下合成了δ-HPMA纳米颗粒,其纯度高达99.958%,杂质的总脱除率为98.031%。纳米颗粒的比表面积为102.35 m~2 g-1,孔隙体积为0.12 cm~3 g-1,孔径大小为6.5 nm。吸附实验结果表明:当刚果红染料的浓度为10 mg L-1,吸附剂的质量为100 mg时,平衡吸附量为15.56 mg g-1,刚果红去除率为77.80%,吸附动力学更加符合准二级动力学模型,相关系数R~2为0.9771。用Langmuir等温线模型计算的δ-HPMA纳米颗粒对CR的饱和吸附容量qm=17.6336 mg g-1,线性拟合的相关系数R~2值高达0.99965。（2）采用离子交换法合成的材料为γ-HPMA纳米颗粒,其纯度高达99.976%,杂质去除率高达99.099%。γ-HPMA纳米颗粒较δ-HPMA,拥有更大的比表面积和表面活性,比表面积、孔体积和孔径分别为229.4 m~2 g-1、0.28 cm~3 g-1和4.0 nm。γ-HPMA纳米颗粒更容易诱发颗粒表面的原子传输和构象的相应变化,导致HPMA材料颗粒表面的电子自旋构象和电子能谱的变化,这有助于提高HPMA的吸附性能。实验结果表明,γ-HPMA纳米颗粒对CR的平衡吸附量为49.13 mg g-1,去除率为81.89%(C0=30 mg L-1,吸附剂质量为100 mg);热力学实验测得其饱和吸附量为51.28 mg g-1,为δ-HPMA纳米颗粒的3倍。吸附动力学和热力学分别符合准二级动力学模型和Langmuir模型,线性拟合所得相关系数R~2值对应为0.99985和0.99938。（3）采用直接老化-铵盐取代联合法成功合成了多孔γ-HPMA纳米颗粒,其纯度高达99.9661%,杂质的总去除率为98.87%,比表面积、孔体积和孔径分别为312.43 m~2 g-1、0.55 cm~3 g-1和3.8 nm。动力学吸附实验中的数据可以看出(温度为25℃,C0=250mg L-1,吸附剂质量为100 mg),多孔γ-HPMA纳米颗粒在前10 min内表现出极快的吸附速度,吸附量高达476.34 mg g-1,CR去除率高达95.27%。约60 min后达到吸附平衡,此时的平衡吸附量为492.19 mg g-1,CR染料去除率高达98.44%。热力学吸附实验测得多孔γ-HPMA纳米颗粒的饱和吸附量为1984.64 mg g-1,是γ-HPMA纳米颗粒的37倍,δ-HPMA纳米颗粒的112倍。此外,吸附剂对刚果红的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmiur热力学模型。预计该多孔γ-HPMA纳米颗粒将成为一种高产、简便、高效处理工业废水中的有毒染料的功能化材料。（4）多孔γ-HPMA纳米颗粒表面修饰及其对CO2吸附性能的研究,通过延长铵盐取代反应时间对多孔γ-HPMA纳米颗粒表面碱性修饰和孔结构调控,合成了碱性修饰的多孔γ-HPMA纳米颗粒。较传统工艺而言,这种工艺不仅可以在很大程度上减小能耗和缩短合成时间,而且最后的废料还可以回到循环母液中。实验结果表明,其纯度和杂质的总去除率分别为99.977%和99.299%。碱性修饰后的多孔γ-HPMA纳米颗粒具有刚大的比表面积,为377.8 m~2 g-1,孔隙体积为0.55 cm~3 g-1,其平均孔径为3.1 nm。吸附容量测试实验证明,在二氧化碳气体流速为20 cm~3 min-1的条件下,材料对二氧化碳平衡吸附量为1.58 mmol g-1,经过8次循环吸附后,二氧化碳的平衡吸附量基本保持不变,均说明该材料具有优良的吸附性能和吸附稳定性,有望用于大气中和铝电解烟气中二氧化碳的捕获、封存和资源化利用。