本文首先采用改良共沉淀法制备Fe₃O₄磁性纳米粒子,然后分别用γ-氯丙基三甲氧基硅烷偶联剂和聚乙烯亚胺（PEI）逐步对磁性纳米粒子进行表面改性,最后将PEI改性磁性纳米粒子与功能性单体进行接枝共聚制备PEI改性磁性聚合物吸附剂,考察了聚合反应参数和吸附条件对PEI改性磁性聚合物吸附剂重金属离子吸附性能的影响,采用多种现代表征手段对磁性吸附剂的结构进行了表征,研究PEI改性磁性聚合物吸附剂重金属离子的吸附动力学和吸附热力学,考察PEI改性磁性聚合物吸附剂的磁响应性、解吸和循环再生利用性能,初步探讨PEI改性磁性聚合物吸附剂对重金属离子的吸附机理,主要研究结果如下:1、XRD表明磁性纳米粒子、硅烷偶联剂改性磁性纳米粒子以及PEI改性磁性纳米粒子的结晶度较高,PEI改性磁性聚合物吸附剂的聚合物基体为非晶态结构,磁性Fe₃O₄以高结晶结构分散于聚合物基体中。2、SEM表明PEI改性磁性聚合物吸附剂表面粗糙不平整,具有较多微孔和连续贯穿的沟壑结构,有利于重金属离子通过快速渗透和扩散进入到PEI改性磁性聚合物吸附剂凝胶网络内部,使PEI改性磁性聚合物吸附剂具有良好的重金属离子吸附性能。3、FTIR表明硅烷偶联剂和PEI接枝到磁性纳米粒子表面,制备的PEI改性磁性聚合物吸附剂具有目标结构。TGA结果表明硅烷偶联剂和PEI接枝到磁性纳米粒子表面,PEI改性磁性聚合物吸附剂具有较高的磁含量和热稳定性。4、磁性纳米粒子分散液、硅烷偶联剂改性磁性纳米粒子分散液和PEI改性磁性纳米粒子分散液均具有快速的磁响应性。磁性纳米粒子的饱和磁化强度达67.76 emu/g,硅烷偶联剂改性磁性纳米粒子和PEI改性磁性纳米粒子的饱和磁化强度略有降低,PEI改性磁性聚合物吸附剂饱和磁化强度降低幅度较大,但仍然具有一定的磁响应性。磁性纳米粒子、硅烷偶联剂改性磁性纳米粒子、PEI改性磁性纳米粒子和PEI改性磁性聚合物吸附剂均具有超顺磁性。5、当丙烯酸/丙烯酰胺质量比为60:40,丙烯酸中和度为70%,交联剂用量为0.75%,引发剂用量为0.8%,PEI改性磁性Fe₃O₄纳米粒子含量为15%,PEI改性磁性聚合物吸附剂重金属离子吸附性能分别达到最大值。6、随着pH和重金属离子初始浓度的增加,PEI改性磁性聚合物吸附剂对重金属离子Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺吸附容量均呈现先快速增加然后趋缓的趋势。PEI改性磁性聚合物吸附剂对重金属离子Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺的吸附速率较快,吸附45 min重金属离子吸附量趋于平衡。7、PEI改性磁性聚合物吸附剂对重金属离子Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学方程。8、经过5次循环再生利用后,PEI改性磁性聚合物吸附剂重金属离子Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺的解吸率仍高于85%,重金属离子Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺的吸附容量分别为第一次吸附容量的71.6%、72.1%和72.8%。