随着科技的进步,社会工业化和城镇化程度不断提高,工业生产过程中导致的重金属污染现象愈加严重,严重威胁生态环境的可持续发展,同时给人体健康造成困扰。如何有效地修复环境中重金属污染,成为当今的研究热点与难点,众多国内外研究人员已经进行了大量研究,提出很多方法,取得诸多研究成果。纳米吸附剂材料由于其结构可以根据需要进行设计、具有大的比表面积、孔隙率高、易功能化、应用方便和拥有大量的吸附位点等,在处理重金属污染方面得到了极大的发展。本论文的主要工作是合成多种纳米复合材料,高效移除水和土壤中的重金属离子,并对移除机理进行研究,为重金属修复提供科学依据,对生态环境和人类健康的可持续发展具有重要意义。主要内容如下:（1）采用共沉淀法,用Fe3O4和ZIF-8金属有机骨架制备了磁性纳米复合材料（FZ）。FZ可以通过氢键和静电相互作用同时从水、土壤和猪尿样品中有效去除 Cu2+（Cu（Ⅱ））和 AsO2-（As（Ⅲ））离子。在 180 min 内,Cu（Ⅱ）和 As（Ⅲ）的去除率分别达到99.1%和98.4%（两种重金属离子的初始浓度均为10 mg/L）。此外,饱和磁化强度为49.8 emu/g的FZ容易从水溶液和土壤样品中分离。另外,FZ对Cu（Ⅱ）和As（Ⅲ）的去除效率不受其他共存离子的影响。分析了 FZ对Cu（Ⅱ）和As（Ⅲ）的吸附等温线、动力学和热力学。同时,斑马鱼实验表明,FZ具有较高的生物安全性。因此,本研究介绍了一种处理Cu（Ⅱ）和As（Ⅲ）污染的水、土壤和猪尿样品的方法,并验证了 FZ适用于实际应用。（2）通过对烟草废液（TWL）和废铁渣（WIR）进行共水热处理,制备了一种新型磁性铁基碳微球WIR@TWL。然后,用聚丙烯酸钠（SP）包覆WIR@TWL,得到WIR@TWL@SP,研究了其对水和土壤中二价镉（Cd（Ⅱ））的去除效果。WIR@TWL@SP对Cd（Ⅱ）的去除率较高,2 h内可达98.5%（Cd（Ⅱ）的初始浓度为10 mg/L）。此外,Cd（Ⅱ）的去除机制包括阳离子交换、静电吸引、氢键作用和阳离子-π作用。盆栽试验证明WIR@TWL@SP能有效降低植物对土壤和水中Cd的吸收。因此,本研究为Cd（Ⅱ）污染的水体和土壤的修复提供了一条有效的途径,具有实际的应用价值。（3）烟草废液通常被认为是一种处理难度大的高浓度废水。本文以CaO、凹凸棒土（ATP）和TWL为原料制备OACT颗粒,然后用氨基硅油（ASO）包覆OACT形成OACT@ASO颗粒。其中,OACT@ASO对黄腐酸（FA）具有较高的控释能力,这是因为TWL中ATP呈纳米网状结构,且FA含量较高。OACT@ASO的FA在去离子水中75 h的释放率为94%,在硅砂中32 d的释放率为23%。OACT@ASO对FA的释放机理符合一级动力学规律。另外,OACT@ASO对土壤中Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）具有较高的固定能力。盆栽试验表明OACT@ASO可以促进小白菜幼苗的生长,降低小白菜幼苗对Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）的吸收。因此,本研究提供了一种既能释放FA,又能固定土壤中Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）的新型有机肥颗粒。（4）土壤酸化对农业系统的可持续性有负面影响。在本研究中,用凹凸棒土（ATP）、壳粉（SW）和赤泥（RM）组成的纳米复合材料制备了酸性土壤改良剂ASR,其中ATP作为纳米载体。ASR能够在作物根系周围自组装形成纳米网络膜,阻碍H+和二价镉（Cd（Ⅱ））的输入和碱性阳离子（Ca2+和Mg2+等）的输出。因此,ASR能有效提高酸性土壤的pH值,同时控制Cd（Ⅱ）的迁移和空间分布,从而降低作物根系周围土壤中生物有效态Cd（Ⅱ）的含量。盆栽试验也表明,ASR对苋菜的生长有积极的影响,并显著抑制了 Cd的吸收。