随着我国经济的快速发展,水体污染已成为最严重的环境问题之一,对人类健康和环境生态系统造成了严重的威胁。因此,对水中污染物进行快速检测和有效去除对改善水环境质量和实现环境可持续发展至关重要。纤维素是自然界最为丰富的生物质材料,具有无毒无污染、良好的生物相容性和生物可降解性等优点。此外,纤维素表面富含大量的羟基,这一特性使得纤维素具有较多的修饰反应位点,从而可以制备成多功能纤维素基体材料。因此,可以以纤维素材料为载体负载不同种类荧光探针,制备多种双功能型纤维素膜/凝胶基荧光传感器,并用于水体污染物的检测和去除,同时有效降低了传统传感器制备成本与潜在的环境毒性。基于此,本文设计了四种纤维素基材料,创新性地将荧光探针与吸附剂相结合,并探究其对水中污染物的检测和吸附一体化性能以及相关作用机理。主要研究内容及结果如下:（1）采用液相还原法制备了负载零价铁的木屑纤维素吸附剂（S-ZVI）以探究纤维素基吸附材料的吸附性能。制备的负载零价铁的纤维素不仅有效的减少了零价铁的团聚,提高了吸附剂的吸附性能,同时降低了吸附剂的成本以及Fe3+的释放对环境造成的二次污染。平衡吸附数据表明,S-ZVI对砷离子和Cr（Ⅲ）的吸附遵循Langmuir模型,最大吸附量分别可达111.37和197.24 mg/g。此外,吸附过程遵循准二级动力学模型,表明两种离子的吸附行为是化学吸附。同时,S-ZVI对砷离子具有良好的吸附再生能力。光谱分析揭示吸附剂主要通过螯合、静电相互作用和氧化还原反应协同促进砷离子和Cr（Ⅲ）的吸附。（2）以羧甲基化纳米纤维素（C-CNC）为原料探索其发光特性,为后续水中污染物的检测和吸附一体化研究奠定基础。C-CNC在稀释溶液中几乎不发光,而在纳米悬浮液时展现出高的发射光谱,显示出典型的簇发光特性。C-CNC在固态和水溶液中的量子产率分别为7.8%和12.3%。为了进一步提高纤维素纳米材料的量子产率,以C-CNC为碳源通过水热法制备了氨基荧光碳点（CDs-NH2）。制备的CDs-NH2显示出了优异的发光特性,并对Cr（Ⅵ）表现出快速响应。随后,将氨基碳点（CDs-NH2）浸入聚乙烯亚胺（PEI）/羧甲基化纤维素（CMC）气凝胶网络中,构建了一种多孔荧光气凝胶（CPC气凝胶）,用于同时检测和吸附Cr（Ⅵ）。实验证实,CPC气凝胶表现出优异的Cr（Ⅵ）传感性能以及良好的去除能力,并可以达到工业用水安全标准的水平。此外,CPC气凝胶可以在高通量下连续检测和去除Cr（Ⅵ）。该研究结果表明,纤维素具有可制备荧光传感器的性能,与纤维素基吸附剂结合可快速、有效地检测和去除Cr（Ⅵ）。（3）为进一步提高检测的准确性,以纤维素荧光碳点为能量供体,罗丹明作为能量受体通过酰胺反应来合成了比率型荧光探针（CDs-Rho）,并用于水中Hg2+的检测。CDs-Rho探针对0-100μM范围内的Hg2+表现出灵敏的线性响应和优异的选择性,检测限为2.19×10-9M。随后,将CDs-Rho负载到纤维素水凝胶上制备了一种比率型荧光纤维素基水凝胶（CCR水凝胶）。制备的CCR水凝胶对Hg2+表现出良好的灵敏度和优异的吸附能力,去除效率约为95%,可以很好的满足污水排放要求。同时,净化后的水成功用于细胞培养和动物生长,显示出优异的生物相容性。此外,使用水凝胶连续切片法制备的一系列含有CDs-Rho的纤维素基荧光水凝胶切片,促进了具有可控厚度的功能化水凝胶切片的大规模制造。该方法有望为构建生物相容性荧光水凝胶提供一个新概念,以用于检测和去除各种污染物。（4）基于上述研究,通过简单的替换探针分子利用芘-硼酸（PyB）和纤维素碳点（CDs）开发了一种新型比率荧光传感器,用于选择性检测氟离子（F-）,证实了该研究方法的普遍适用性。制备的CDs-PyB传感器对0到200 μM浓度范围内的F-呈线性响应（R2=0.996）,检出限为5.9×10-5 M。同时,CDs-PyB对F-的检测具有优于其他阴离子的高选择性。随后,通过自组装的方式制备了一种含有CDs-PyB的氨基改性纤维素膜（CPC膜）,用于检测和去除F-。CPC膜传感器在检测F-方面展现出快速响应以及高灵敏度。吸附实验表明,CPC膜具有出色的F-吸附性能,去除效率可达90.2%。此外,MTT测定表明CPC膜具有极佳的细胞相容性。本文以具有生物相容性的天然材料为载体为构建其他传感器提供了强有力的借鉴。本文制备的纤维素基吸附剂、发光材料以及双功能检测/吸附材料,实现了对水中污染物的灵敏检测以及高效吸附;结合光谱分析等表征手段,揭示了材料对污染物的检测机理,明晰了该过程中的同步吸附机制。研究结果为双功能型材料制备以及对废水处理应用提供了重要的理论参考。