水是最必要的一种资源,影响着全世界的经济水平、社会状态、政治背景以及环境情况。目前,由于各种工业和农业活动,无论是发达国家还是发展中国家,都遇到重大的水资源污染难题。污染物主要包括金属、染料、生物可降解的废物、磷酸盐和硝酸盐、沉积物、氟化物、危险和有毒的化学物质、放射性污染物等等。由于这些染料以及重金属有毒,不可生物降解,而且对人体健康有害,吸引了全世界的关注。而吸附法是如今最常用的一种处理方法,因此,非常有必要寻找一种高效、价格低廉、不产生二次污染的吸附材料将染料以及重金属从工业废水中除去。石墨烯是一种新型的碳材料,具有二维结构和许多优良的特性。因为石墨烯具有很好的化学稳定性以及大的比表面积,理论上是2600 m2/g,因此石墨烯可以在水处理领域中作为一种很好的吸附剂。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的一种基本衍生物,化学结构基本类似,只是它的大分子结构上与一些含氧基团相连,如羟基、环氧基、羰基、羧基等,因此,氧化石墨烯除了具有石墨烯卓越的特性外,还具有亲水性,表面也易于被其他功能化基团修饰。壳聚糖(CS)由于无毒,不产生二次污染,且具有亲水性、生物相容性、抗菌性和生物可降解性,被称作“绿色的水处理材料”。本课题以聚乙烯醇(PVA)作为海绵基体,采用交联发泡法制备了氧化石墨烯/壳聚糖/聚乙烯醇复合海绵(GCS),通过红外光谱、扫描电镜以及透射电镜等手段对GCS的微观形态、结构组成进行了表征,并测试了复合海绵的基本表面性能,如吸水率、保水率、表观密度、孔隙率以及弹性回复率等等。之后将氧化石墨烯/壳聚糖/聚乙烯醇复合海绵分别用于吸附活性红染料37(AR 37)、铜离子以及铅离子,探究了海绵质量、溶液初始浓度以及吸附时间等因素对吸附性能的影响,比较了具有不同氧化石墨烯含量的复合海绵吸附性能的差异,并对吸附机理进行了研究,同时拟合了吸附动力学方程以及吸附等温方程。实验结果表明氧化石墨烯/壳聚糖/聚乙烯醇复合海绵(GCS)呈多孔结构,具有优异的表面性能和吸附性能。复合海绵的吸水率高达873%,表观密度为0.25 g/cm3,孔隙率为78.31%。在最佳条件下,复合海绵对染料、铜离子以及铅离子的平衡吸附量分别可以达到421.5 mg/g、1114.7 mg/g以及4855.8 mg/g。