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聚乙烯亚胺(PEI)是一种性能优异的重金属螯合剂,但因其水溶性大,难以实际应用于水处理工程中。本论文通过将PEI稳定地负载到大孔离子交换树脂表面,成功研制对重金属具有高效选择性去除能力的纳米复合材料,系统研究了所制材料对重金属的吸附特性与作用机理,初步探讨了新材料在实际重金属废水处理中的基本性能,为PEI应用于水中重金属的深度去除提供了重要的理论基础与技术参考。论文首先采用浸渍法将PEI负载到大孔离子交换树脂D001上,制备出纳米复合材料D001-PEI。通过EA、XPS、SEM、TEM、BET、TGA、pH滴定等分析方法对新材料的基本结构和物理化学性质进行了全面表征。PEI纳米颗粒均匀分散在D001树脂内外表面,D001-PEI复合材料的机械强度和热稳定性良好。D001-PEI表现出较好的结构稳定性,当溶液pH小于10.5、离子强度小于0.5 mol/L (NaCl)时,复合材料内的PEI未见流失。即使在较高浓度的NaHCO3、CH3COONa、 NH3.H2O等弱碱溶液中,PEI亦能稳定保持在D001内。PEI在D001上稳定负载主要是基于聚胺阳离子与磺酸基之间的强静电力以及树脂载体网孔限域和包埋作用,熵效应也是可能的原因。论文系统研究了D001-PEI对几种典型重金属的吸附特性。溶液pH升高有利于D001-PEI对Cu2+的吸附；吸附等温线符合Langmiur模型,Cu2+最大吸附量为99 mg/g；D001-PEI的吸附速度较快,符合准二级动力学模型；在高浓度的Mg2+、Ca2+、Sr2+等竞争离子共存时,D001-PEI对Cu2+表现出良好的吸附选择性。动态柱吸附实验表明,当溶液中含有大量Na+、K+、Mg2+、Ca2+等常规离子时,D001-PEI能将Cu2+从5 mg/L降低至0.01 mg/L以下,处理量为480 BV(床体积)。吸附后的D001-PEI可以用8-10 BV的0.2 mol/L HC1+0.5 mol/L NaCl混合溶液脱附,再经3BV0.3mol/LNaHCO3转型再生即可重复使用。溶液中存在的阴离子(S042-、Cl-、NO3)以及有机质腐殖酸(HA)对重金属的吸附去除无不利影响。另外,D001-PEI对水中的Ni2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+等也表现出良好的吸附和脱附性能,动态柱吸附出水的重金属浓度均低于0.01 mg/L,用同样的脱附再生方法,脱附率均高于98%。在以上研究的基础上,发展了模板-交联法将PEI负载到D001上,得到纳米复合材料D001-PEI-GA,其结构稳定性以及对重金属的去除能力较D001-PEI均有进一步提高。EA、SEM、TEM、BET等分析结果表明,交联PEI纳米颗粒均匀分散沉积在D001内外表面。当溶液pH提高至13、离子强度增大到1 mol/L(NaCl)时PEI仍保持稳定负载,这主要是因为PEI分子交联后不溶于水。D001-PEI-GA同样对重金属表现出优异的选择性吸附能力。吸附等温线符合Langmuir模型,Cu2+最大吸附量为97.1 mg/g,吸附动力学性能良好,符合准二级动力学模型。D001-PEI-GA动态柱吸附能将Cu2+从5 mg/L降低至0.01 mg/L以下,处理量为630 BV。吸附后的D001-PEI-GA可以用12-14 BV的0.3 mol/L HC1+0.5 mol/L NaCl混合液脱附,经3 BV 0.5 mol/L NaHCO3转型再生可重复使用。论文在某电镀厂原有处理工艺的基础上,开发了D001-PEI固定床吸附深度处理电镀废水技术工艺,处理后水达到排放或回用要求。原水COD为280 mg/LCu2+、Ni2+分别为0.98和0.57 mg/L,经次氯酸钠氧化处理废水COD降至80 mg/L,作为上柱液进入D001-PEI固定床吸附器。流量为20 BV/h室温下吸附,出水Cu2+和Ni2+浓度分别低于0.02和0.01 mg/L。吸附后的D001-PEI经脱附再生能重复使用,脱附液可进入污泥池处理。实验结果还表明,在放大条件下进行D001-PEI的制备以及固定床吸附深度处理废水,均取得了满意的预期效果。本论文研究为重金属污染水的深度处理提供了新材料、新技术,并为同类吸附剂的研制与应用提供了方法和理论依据,具有较好的科学意义与应用前景。