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本研究围绕介孔碳复合材料处理水体重金属和有机污染物而进行。具体是基于介孔碳优秀的吸附能力和磁性纳米粒子突出的磁性分离能力而制备出一系列磁性介孔碳复合材料,后用于处理水体重金属和有机污染物。论文主要围绕磁性载铁介孔碳吸附还原水体Cr(VI)、氮杂化磁性介孔碳同时吸附去除Pb(II)和苯酚污染物以及聚苯胺化的磁性介孔碳修复含Cr(VI)废水三个研究方向而开展,同时也深入探讨了磁性介孔碳复合材料处理水体污染物的机理。论文第二章首先利用传统水热合成法制备出介孔硅SBA-15模板,后结合硬模板法和纳米共浇铸技术制备出磁性载铁有序介孔碳(Fe/CMK-3),并应用于去除水体中Cr(VI)。随后利用SEM、TEM和N2吸脱附技术研究了该材料的形貌、结构和理化性质。在Cr(VI)处理研究中发现,Fe/CMK-3对污染物具有高效的去除能力,并且去除能力受溶液p H影响不大,其最佳吸附条件为p H5.0;动力学研究表明与伪一阶动力学模型相比,伪二阶动力学能更好地拟合吸附数据;同时,基于Langmuir等温吸附模型吸附剂对Cr(VI)的最大吸附量为256.84mg/g;多元阴离子(SO42-和PO43-)由于具有和Cr(VI)相似的结构,将轻微抑制吸附剂对Cr(VI)的去除;此外,Fe/CMK-3具有很好的再生能力,在七次吸脱附循环后对Cr(VI)的去除能力仍能达到70%左右。在研究该材料与Cr(VI)的反应机理时发现,在吸附后的Fe/CMK-3表面存在Cr(III),表明Fe/CMK-3对Cr(VI)的去除是一个吸附还原协同作用的过程。基于以上分析可知,本研究制备的Fe/CMK-3能高效去除水体Cr(VI),这为含铬废水的处理提供了一个好的选择。论文第三章是以磁性有序介孔碳为载体,苯胺为氮源,在高温、惰性气体条件下制备出一种新型的氮杂化磁性介孔碳(N-Fe/OMC),相应的表征手段发现,磁性成分主要是γ-Fe2O3、Fe3O4和α-Fe纳米粒子,其大小为14nm左右,同时该介孔碳复合材料表面石墨化加剧,其酸碱稳定性和分散性能都得到明显提高。相比未经改性的介孔碳和磁性介孔碳,N-Fe/OMC对Pb(II)和苯酚两种污染物的吸附速率更快、吸附容量更大,而在双元吸附研究中发现,由于Pb(II)和苯酚相互的螯合作用,添加低浓度的这两种污染物将轻微促进它们的吸附,而高浓度的苯酚将抑制Pb(II)的去除,但高浓度的Pb(II)对苯酚吸附无明显影响。在碱性条件下,N-Fe/OMC对Pb(II)的吸附效果更好,且其吸附效率与溶液离子强度大小有关;而苯酚吸附更适合在偏中性条件下进行,离子强度几乎不影响它的去除。热力学研究表明Pb(II)吸附是一个吸热、自发的过程,而苯酚吸附是放热过程。此外,以Na OH和丙酮为洗脱剂,吸附Pb(II)和苯酚后的N-Fe/OMC仍能够再生并在重新用于这两种污染物的去除时,仍具有很高的吸附容量。上述情况表明,N-Fe/OMC在去除水体Pb(II)和苯酚污染方面具有很好的实用价值。论文第四章利用合成的聚苯胺化的磁性介孔碳(PANI-Fe/OMC)吸附还原去除水体Cr(VI)。TEM,FTIR和XPS等若干物理化学技术证实磁性铁纳米粒子和氨基官能团被成功的引入介孔碳中。在Cr(VI)吸附实验中发现,本研究制备的吸附剂在去除水体Cr(VI)方面分别是未经修饰的介孔硅SBA-15和磁性介孔碳Fe/OMC的10倍和2倍。p H研究表明该吸附剂更适合在酸性条件下进行,在p H2.0时,PANI-Fe/OMC对Cr(VI)去除量为172.33mg/g。再生研究发现在重复实验中,PANI-Fe/OMC几乎不丢失它的活性,仍能保持较高的吸附效率,而且,在真实水样和柱式实验测试中发现,该吸附剂同样具备优秀的Cr(VI)去除能力。FTIR和XPS被用于调查Cr(VI)与PANI-Fe/OMC之间的相互作用,结果发现吸附剂表面的氨基官能团参与了Cr(VI)的去除,并且在Cr(VI)去除过程中,有低毒性的Cr(III)生成。这表明PANI-Fe/OMC对Cr(VI)的去除是一个吸附协同还原过程。