水凝胶作为一类具有多孔结构和高吸附容量的吸附材料在水处理应用中引起了广泛关注,本文采用可通过离子交换作用凝胶化的天然生物大分子海藻酸钠和可通过冻融法结晶交联的聚乙烯醇（PVA）构建了一类物理交联有机双网络水凝胶,并以其固定支撑粉体材料（氧化石墨烯、四氧化三铁和活性炭）制备复合水凝胶,以提高水凝胶的综合性能并拓宽水凝胶的应用范围。将天然生物大分子与粉体材料结合不仅可以优化材料结构,而且可以得到不同功能的复合水凝胶从而满足了各种废水处理的需求,同时还有效地解决了粉体材料在水处理过程中固液分离的难题。主要研究内容和结果如下:（1）利用绿色环保的可通过离子交换作用凝胶化的天然生物大分子海藻酸钠和可通过冻融法结晶交联的PVA构建了一种物理交联有机双网络凝胶,研究了两种网络的质量比和不同胶凝顺序对材料性能的影响。结果表明,双网络水凝胶表现出优异的形状恢复和自愈合性能;当海藻酸钙作为第一网络,所制备的水凝胶具有比PVA作为第一网络更好的结构、更低的溶胀比和更高的机械性能。（2）以衡量吸附材料吸附去除水中有机污染物能力的模型化合物亚甲基蓝（MB）为目标污染物,对单、双网络水凝胶的吸附性能进行了系统研究。当MB的初始浓度为500 mg/L时,吸附容量随着温度升高而降低,最佳投加量1 g/L,初始溶液的pH越高越有利于吸附进行。双网络水凝胶比单网络水凝胶具有更大的吸附容量,吸附平衡时间段短。吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型,吸附动力学结果表明符合准二级动力学模型,吸附过程为放热反应。经分析认为双网络水凝胶优异的吸附性能主要是由于其具有更多的多孔网络结构和丰富的含氧官能团与MB发生相互作用。（3）通过完全物理交联的双网络水凝胶固定支撑氧化石墨烯（GO）制备GO/双网络复合水凝胶,以海藻酸钙水凝胶、PVA水凝胶、单网络水凝胶固定支撑GO为对比,利用表征手段对其性能进行综合分析。实验结果表明,复合水凝胶仍然保持着均匀的三维网络结构,复合水凝胶具有比单纯聚合物水凝胶更密集的结构,更低的溶胀比;随着GO浓度的增加,可以看出明显降低了GO/双网络复合水凝胶的溶胀性能,增加机械性能,增加了对MB的去除率。（4）双网络固定支撑纳米四氧化三铁制备的水凝胶（DAPFe）呈现出类似蜂窝煤的三维多孔网状结构。对比单网络固定支撑纳米四氧化三铁制备的水凝胶（SAPFe）,DAPFe由于交联程度大,含水率虽低于SAPFe,但仍能达到80%。DAPFe的比表面积为89.01 m²/g,明显高于未固定支撑纳米四氧化三铁的双网络水凝胶,并具有丰富的与重金属产生螯合作用的羧基和羟基功能性官能团。以Cu²⁺为目标污染物,对DAPFe和SAPFe的吸附性能进行研究。结果表明,随着pH的增加,两者对Cu²⁺吸附容量皆逐渐增大,对Cu²⁺的吸附过程符合准二级动力学模型,SAPFe吸附速率小于DAPFe。吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,说明DAPFe对Cu²⁺的吸附是单层吸附,DAPFe对Cu²⁺的最大吸附量可达207.01 mg/g,吸附性能明显优于SAPFe（173.01 mg/g）。（5）双网络固定支撑活性炭制备的复合水凝胶（CAP）,其比表面积和孔体积分别为112.7 m²/g和0.187 cm³/g,平均孔径大约为6.64 nm,CAP具有良好的耐酸碱稳定性和热稳定性。相比较活性炭,CAP含有丰富的羟基和羧基功能性官能团,有利于重金属的吸附。以水溶液中的亚甲基蓝（MB）和Cu²⁺为目标污染物,考察了固液比、pH、温度、反应时间、MB和Cu²⁺的初始浓度等因素对吸附过程的影响。结果表明,CAP对MB和Cu²⁺的吸附量随着固液比、温度的增大而降低,而随着溶液初始pH值的升高而增大。CAP对MB和Cu²⁺的吸附过程符合Langmuir等温吸附过程,属于单层吸附,CAP对MB和Cu²⁺最大吸附量分别可达1940.75 mg/L和190.48 mg/L。吸附过程符合准二级动力学模型。吸附-脱附再生实验表明,经过5次吸附-脱附循环再生后,材料仍然有较好的吸附性能。