多孔碳材料拥有高的比表面积、丰富的孔隙结构、强的耐腐蚀性等特点,其作为吸附材料被广泛应用于水污染处理领域。然而,多孔碳材料在应用的过程中依然有很多局限性,如制备成本高、吸附容量低和吸附平衡时间长等,无法完全满足实际应用的需求。目前,新型多孔碳材料的开发与改性已成为研究热点。为了应对复杂的水污染问题,本课题结合了多孔碳材料的内在优势和氮掺杂、酸化和热解等改性方法,制备出了具有良好形貌和吸附性能优异的新型多孔碳材料。利用多种表征手段对得到的多孔碳的结构和形貌进行分析,并研究了多孔碳材料对水体中不同类型污染物的吸附性能与机理。具体研究结果如下:(1)以SBA-15为模板材料,制备了一系列具有不同理化性质的氮掺杂介孔碳材料(MCN),并以亚甲基蓝的吸附容量为导向,优化MCN的合成。通过表征分析可得:改变前驱体的比例可以控制MCN的含氮量;其比表面积随煅烧温度增加呈现先变大后变小的趋势,且最大可达667 m2g-1。并通过静态吸附实验研究了吸附体系的条件对吸附过程的影响,以及建立相关的模型进一步探讨吸附机理。(2)以农业废弃物花生壳为原料、氯化锌为化学活化剂,并利用浓硝酸后改性处理,制备了一种新型活性炭材料(OAC)。表征结果显示:该材料的比表面积为1807 m2 g-1。由于具有广谱吸附性能,该活性炭材料对不同类型的污染物(如碱性蓝41、刚果红、苯酚、铬(VI)和铅(II)等)都显示出了大的吸附容量,说明OAC对多种不同的污染物都具有良好的吸附性能。(3)以柚子皮为原料,结合水热碳化与高温热解的方法制备了一种新型的碳气凝胶(PCA)。PCA显示出大的孔隙率、较低的密度和较好的疏水性能。考察了其对多种油与有机溶剂的吸附容量,结果显示,该气凝胶可以吸附它自身质量23~48倍的有机溶剂污染物。并对其再生方式与重复利用性能进行了考察,经过多次循环再生实验后,OAC依然显示出了较高的吸附容量,说明该材料在油污处理领域拥有良好的应用前景。(4)以廉价、可再生的竹子为原料制备了纳米纤维素,再将氧化石墨烯和纳米纤维素混合溶液,采用乙二胺诱导凝胶与高温热解反应制得一种具有低密度、疏水和多孔的还原氧化石墨烯/纳米纤维素混合碳气凝胶(rGO/NFC)。对比传统的碳基吸附材料,rGO/NFC对油与有机溶剂呈现出了高的吸附容量(自身质量的42-102倍)和快的吸附速率。乙醇吸附-燃烧循环再生实验显示该材料具有优异的再生和可重复利用性。