随着社会工业的发展,人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多,产生的重金属在数量上和种类上都大大增加,导致重金属大量进入土壤、水体中,不仅引起严重的环境污染和资源浪费,而且对人类的身体健康产生了很大的威胁,因此,对重金属污染的治理研究至关重要。重金属的处理方法包括化学沉淀法、膜分离和吸附法等,而吸附法由于成本低、操作简单等优点而被广泛研究。针对目前吸附剂的缺点,寻求一种制备过程比较简单且易于控制,对重金属具有高效吸附性和选择吸附性的吸附剂,本文进行了一系列的研究,采用辐射共聚的方法以2-丙烯酸羟乙酯(HEA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体合成了聚合物水凝胶,应用SEM、TGA、FT-IR、XPS等仪器表征了制备水凝胶的结构和性能,研究了水凝胶吸附Pb2+、Cd2+、Cu2+、Cr3+、Fe3+五种重金属离子的效果,探讨了水凝胶吸附重金属的吸附机理,主要研究结论如下：1、以HEA和AMPS为单体,在60Co-γ射线辐射下低温共聚,成功制备了聚合物水凝胶。水凝胶的表征结果显示出,制备出的水凝胶是一种具有多孔结构的大孔材料,其热稳定性与AMPS的含量密切相关。水凝胶的红外光谱和X射线电子能谱都确认了水凝胶是HEA和AMPS的共聚物。溶胀行为研究结果表明,水凝胶的溶胀度随着水凝胶中AMPS组分的摩尔分数的增加而增加,约成线性关系。水凝胶在水体积分数为70%时溶胀度高于80%和60%。HEA、AMPS(?)水三种组分共同作用于水凝胶的吸水性能。2、水凝胶对重金属的吸附容量基本随着AMPS的摩尔分数的增加而增加,但是并不呈现线性关系。而在Cr3+的吸附过程中,随着AMPS的摩尔分数的增加,其吸附容量出现了回落。AMPS的摩尔分数保持不变时,水的体积分数变化也会对制备的水凝胶吸附重金属的容量产生影响。3、对于Pb2+、Cr3+、Cd2+、Cu2+的pH影响吸附实验中,随着pH的增大,各自的吸附量也随之增加,主要是因为pH增大时,静电斥力降低。而Fe3+则在pH=2时,其吸附量最大,这种现象是由静电作用力和Fe3+在溶液中的水解作用共同作用产生的。随着温度的升高,水凝胶对重金属的吸附容量逐渐下降。该水凝胶吸附重金属离子的过程为放热反应。4、当重金属离子浓度大于1g/L时,吸附容量基本到达饱和值。吸附等温线符合Langmuir方程。水凝胶对重金属的吸附容量随着时间的增加而逐渐增加,Pb2+、Cd2+、Fe3+、Cu2+,在24h时基本达到平衡；Cr3+在5h时基本达到平衡,吸附动力学模拟符合准二级动力学。5、通过水凝胶的选择吸附实验可以得出,当重金属离子浓度为200mg/L和500mg/L时其竞争优先性为：Cr3+>Fe3+>Cu2+>Cd2+>Pb2+。对比分析说明,总体上三价离子的吸附优先性要高于二价离子,其原因可能是因为三价金属离子的价态较高,所带电荷密度高于二价离子,有利于离子交换作用。6、水凝胶吸附重金属属于化学吸附为主、物理吸附为辅二者结合的吸附作用。化学吸附依赖于有效基团的吸附形式,而物理吸附主要依赖于水凝胶的结构。AMPS上的酰胺基和磺酸基是吸附反应的有效基团,二者对于重金属吸附的吸附机理有所不同,分别为N的螯合作用和磺酸基的离子交换作用。