石油泄漏、工业废水等给水环境带来了严重的污染和破坏,同时也对人类的健康造成了巨大的威胁。在处理水污染的方法中,吸附法一直因其适用范围广、简单高效等特点被广泛应用。理想的吸附剂应当具备高吸附倍率、快吸附速度、价格低廉、环境友好、易储存及可重用等性能,用于油污清理的吸附剂还应当具有高的油/水选择能力。纤维素基气凝胶以来源广泛、含量丰富的纤维素为主要原料,在用于吸附领域时,具有吸附倍率高、吸附速度快、环境友好、价格低廉等优点。本工作中,通过对纤维素气凝胶的改性和复合,使其在吸附领域具备独特的优势,如在处理石油泄漏引起的水环境污染时,本工作所制备的壳聚糖-氧化纤维素气凝胶拥有高的可重用性;在处理重金属离子引起的水污染方面,本工作所得的废纸-壳聚糖气凝胶对重金属离子具有高的吸附倍率,同时有效的将办公废纸转化为了有价值的材料。本课题的研究内容及结果为:棉短绒纤维素通过溶胶-凝胶法制备出的纤维素水凝胶,经氧化后与壳聚糖发生希夫碱反应,可以使壳聚糖将交错的纤维素纤维相互连接起来。这种结构的增强提升了材料的回弹性能及重用性能。正交试验结果表明最佳的制备壳聚糖-氧化纤维素气凝胶的实验条件为:3%的纤维素浓度、54.2%的醛基含量、0.5%的壳聚糖溶液以及交联浸泡12h。这种纤维素基气凝胶在循环压缩50次后依然具有较好的吸附能力,相对于单一的纤维素气凝胶具有较大的提升。为了提高壳聚糖-氧化纤维素气凝胶的油/水选择性,本研究以三甲基氯硅烷为改性剂,通过冷等离子体改性的方法进行疏水改性,得到了水接触角高达152.8°的疏水亲油性气凝胶,这种疏水型的气凝胶对油及有机溶剂等非极性液体具有高的吸附倍率,对水却几乎不吸附,表现出了高的油/水选择能力。以废纸为原材料,无需脱墨和漂白处理,将废纸和壳聚糖通过溶胶-凝胶法和冷冻干燥技术制备出复合气凝胶。废纸和壳聚糖的复合使气凝胶的机械性能和酸抗性得到增强,同时具有高的吸附倍率(Cu2+的吸附量高达156.3 mg/g)。吸附数据符合准二级动力学方程和Langmuir单分子吸附模型。吸附机理表明,吸附的进行是由于吸附剂的-NH2和Cu2+形成了配合物。吸附Cu2+后的复合气凝胶在酸性溶液中可以高度的再生,在0.1 M的H2SO4中的解析率高达98.3%。廉价、环境友好、高吸附倍率和再生能力等优势使该气凝胶成为一种有前途的重金属离子吸附剂,同时也是一种非常有效的废纸再利用途径。