随着社会发展和工业水平的进步，产生的生活污水和工业废水中有毒有害物质（如有机染料、金属离子等）给环境和人类带来了严重的危害。吸附法是脱除水体中染料和金属离子最经济有效的方法之一，利用人工合成高分子或天然高分子进行吸附处理废水已经引起了越来越多的关注。然而人工合成的高分子吸附材料成本较高、难以再生，越来越多的研究者开始研究成本低廉、来源广泛的天然高分子吸附材料。但是现有的天然高分子往往存在吸附量小、机械强度差、化学抗性不好等缺点，限制了其在废水处理中的应用。为了解决天然高分子纤维素存在的以上问题，本文针对废水中有机染料的脱除，制备了两种纤维素/氧化石墨烯复合材料，考察了其对亚甲基蓝染料的吸附性能；针对水中金属离子的脱除，制备了纤维素/壳聚糖复合微球和改性柚子皮吸附材料，考察其对Pb2+的吸附性能。(1)制备新型磁性纤维素/氧化石墨烯复合材料，利用响应曲面法（RSM）设计实验方案，对复合材料各组分的配比进行优化，选取最优条件进行复合材料制备。考察了磁性纤维素/氧化石墨烯复合材料对亚甲基蓝染料的吸附性能，实验结果表明，吸附平衡符合Langmuir等温模型，最大吸附量为70.03mg g-1。复合材料具有很好的再生与重复利用性能，且易于利用外加磁场进行吸附剂的回收重复利用，在污水处理中具有良好的应用前景。(2)利用溶胶-凝胶法制备了纤维素/氧化石墨烯复合微球，并利用威兰胶对其进行接枝改性，实验结果表明球形吸附剂和威兰胶可有效提高复合材料对亚甲基蓝的吸附性能，最大吸附量达到282.88mg g-1，同时复合微球具有很好的机械强度。Sips模型能够很好的对染料吸附过程进行描述，从其模型特征来看，可能是因为在染料浓度较低的情况下，吸附为多分子层吸附过程，而在染料浓度较高时，吸附过程为单分子层吸附。(3)制备了纤维素/壳聚糖复合微球，并应用于废水中金属离子的吸附分离，复合微球对Pb2+离子的最大吸附量可达到385.13mg g-1。复合微球具有很好的稳定性，在pH为1左右的酸性介质中可以长时间稳定存在。再生与重复利用实验中发现，pH值越低对金属离子的解吸效果越好，pH值为1时，解吸效率最高。(4)选取天然生物质废弃物柚子皮为原料，制备一种多胺基化柚子皮生物质吸附材料，考察其用于金属离子废水的吸附过程。改性后的柚子皮可以有效的去除水体中的Pb2+离子，其最大吸附量达到158.80mg g-1，其作为一种廉价高效的生物质吸附材料具有很好的应用前景。