在传统的吸附过程中,粉末或颗粒吸附剂实际应用时会遇到回收困难的问题。同时,粉末或颗粒吸附床层会产生较大的压降,不利于传递过程的进行,由此导致成本增加。因此如果能将粉末或颗粒吸附剂通过特殊加工制备成结构化反应器,可以极大提高吸附过程的效率。利用3D打印可以得到特殊的三维结构,而粉末已经广泛用于制作打印材料。这就使得3D打印可以应用于构建整体式吸附剂强化传质和传热,提高生产效率。活性炭材料是常见的吸附材料,与其他多孔材料相比,具有明显的成本优势,且可供选择合成路径多,材料来源广泛。因此利用打印制备整体式碳材料具有重要意义。本文首先通过直写成型式打印机将淀粉-三聚氰胺-明胶母料体系从打印针头挤出成型,成功打印了高精度的整体式氮掺杂炭材料。进一步通过Si O₂模板剂,提高打印精度,控制炭材料的孔道尺寸和孔道结构,由此制备了氮掺杂多孔炭材料。探讨了三聚氰胺和Si O₂对炭材料的组成和微观孔道结构的影响。将具有三维结构的打印炭材料应用于金离子的回收。测试后发现,吸附后单质金包裹在整体式氮掺杂炭材料的表面,且分布相对均匀。整体式氮掺杂炭材料可以实现对金离子的高效快捷吸附且便于回收。本文还利用光固化打印将淀粉-Si O₂-液态树脂体系打印成型,制备了高精度的八面体牢笼状的多孔炭材料,除去Si O₂后留下珊瑚状的不规则孔道。以罗丹明B的作为水体污染物,测试了不同打印结构用于对水体污染物罗丹明B的去除。测试后发现,特殊化的结构可以提升炭材料在水体中的吸附效率。本文还利用罗丹明B与新鲜土壤混合制备染料污染的泥浆水溶液,进而模拟河流或者土壤条件下的吸附。通过打印材料对泥浆中污染物的吸附发现,相较于粉末状的活性炭,打印的炭材料可从泥浆中被轻易回收。回收后的材料结构基本完好,可多次重复利用。