重金属在水中具有难降解、毒性强、具有积累效应等特征,重金属污染为人类生存和发展带来了严重威胁,引起人们的广泛关注,已成为备受关注的重大环保课题,国务院专门出台了《重金属污染综合防治“十二五”规划》以防治重金属污染。本工作制备四氧化三铁（Fe₃O₄）基纳米复合材料吸附剂用于水溶液中重金属离子的去除,通过复合生物质炭、Graphene以及氧化物TiO₂等改变其表面形态,提高其吸附能力。以Cu（II）和Cr（VI）为目标污染物,测试其对重金属离子的吸附去除性能。采用水热方法制备了Fe₃O₄,四氧化三铁/松球（Fe₃O₄/Pinecone）,四氧化三铁/石墨烯（Fe₃O₄/Graphene）,四氧化三铁/二氧化钛（Fe₃O₄/TiO₂）,四氧化三铁/二氧化钛/石墨烯（Fe₃O₄/TiO₂/Graphene）等吸附剂,探讨了不同合成物配比、反应温度和反应时间等合成条件对吸附剂性能的影响,采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及比表面积（BET）对吸附剂的晶体结构、表面形貌和比表面积进行表征。探究不同实验条件下吸附剂对重金属离子吸附量和去除率的影响,探索吸附剂的动力学过程,采用Langmuir、Freundlich和Temkin模型进行模拟吸附过程,探究Fe₃O₄基复合吸附剂对重金属离子的吸附去除机理,通过重金属离子在Fe₃O₄纳米吸附剂的解吸实验判断吸附反应是否可逆,进一步补充吸附去除机理,吸附剂吸附去除重金属离子一般经过吸附剂表面的表面扩散、吸附剂颗粒的内部扩散,最后在吸附剂表面达到吸附平衡。具体内容如下:（1）以FeCl₃?6H₂O为铁源,采用水热法制备立方晶型的Fe₃O₄纳米吸附剂,以Cr（VI）为目标污染物,测试其对Cr（VI）的吸附去除性能。在水热温度为200℃,反应时间为8h的条件下制备得到了圆球状的纳米Fe₃O₄为最佳吸附剂,在50mg?L-1的Cr（VI）溶液中用Fe₃O₄纳米吸附剂吸附去除重金属Cr（VI）测其性能,反应时间3h内,Cr（VI）在吸附剂的表面达到吸附平衡,对Cr（VI）的去除率为78%,通过BET测定Fe₃O₄纳米吸附剂比表面积为26.30m2?g-1,孔径为9.26nm,表明fe3o4纳米吸附剂可在一定程度上能有效吸附cr（vi）,其最大吸附量为39.5mg?g-1。吸附热力学研究表明cr（vi）在吸附剂表面的吸附符合准二级动力学吸附机制,通过吸附热力学模型计算吸附过程的活化能为34.39kj?mol-1,并通过fe3o4纳米吸附剂对cr（vi）的解吸实验,96%的cr（vi）可以完全脱附,说明吸附解吸过程是可逆的,fe3o4纳米吸附剂吸附重金属cr（vi）的过程主要为物理吸附。（2）以graphene和松球制备的生物炭为碳源,生物质炭和graphene分别与fe3o4纳米吸附剂采用水热法复合,改变反应物不同配比、反应温度以及反应时间等不同反应条件制备一系列fe3o4/pinecone和fe3o4/graphene复合纳米吸附剂,都以重金属cr（vi）为目标污染物探究其吸附性能。水热温度为200℃,反应时间为8h,fe3o4与pinecone质量比为1﹕6的条件下能制备最佳fe3o4/pinecone复合纳米吸附剂,而水热温度为200℃,反应时间为8h,graphene的质量0.02g为最佳fe3o4/graphene复合纳米吸附剂的制备条件,将fe3o4/pinecone和fe3o4/graphene复合纳米吸附剂分别用于50mg?l-1cr（vi）溶液中吸附去除cr（vi）测其吸附性能,反应时间3h内,cr（vi）在吸附剂的表面达到吸附平衡,fe3o4/pinecone和fe3o4/graphene吸附重金属cr（vi）的吸附率分别为79.5%和84.6%,通过bet测定fe3o4/pinecone和fe3o4/graphene复合纳米吸附剂比表面积分别为27.86和121.17m2?g-1,最大吸附量分别为62.5mg?g-1和78.8mg?g-1,其比表面积的增大提高fe3o4/pinecone和fe3o4/graphene复合纳米吸附剂与重金属cr（vi）的接触面积,使其吸附率和最大吸附量明显提高。通过吸附热力学模型计算吸附过程的活化能分别为25.77和34.92kj?mol-1。并通过fe3o4/pinecone和fe3o4/graphene复合纳米吸附剂分别对cr（vi）进行解吸实验,分别为92.6%和94%的cr（vi）可以完全在吸附剂表面脱附,说明吸附解吸过程都是可逆的,fe3o4/pinecone和fe3o4/graphene复合纳米吸附剂吸附重金属cr（vi）的过程都主要为物理吸附。fe3o4/pinecone和fe3o4/graphene复合纳米吸附剂比fe3o4纳米吸附剂吸附cr（vi）的性能明显提高,表明fe3o4纳米吸附剂性能得到有效改善。（3）以fecl₃?6h2o为铁源,钛酸四丁酯（tbot）为钛源,采用水热法制备fe3o4/tio2复合纳米吸附剂,改变反应物的量、反应温度以及反应时间等不同反应条件制备一系列fe3o4/tio2复合纳米材料吸附剂,以cu（ii）为吸附目标污染物探究其吸附性能。水热温度为200℃,反应时间为24h,0.4gfe3o4和5mltbot为最佳的制备条件,将其用于50mg?l-1cu（ii）溶液中吸附去除cu（ii）测其性能,反应时间3h内,cu（ii）在吸附剂的表面达到吸附平衡,fe3o4/tio2纳米吸附剂吸附重金属cu（ii）的吸附率为70%,通过bet测定fe3o4/tio2纳米吸附剂的比表面积为32.31m2?g-1,表明Fe₃O₄/TiO₂纳米吸附剂可在一定程度上能有效吸附Cu（II）,最大吸附量为58.29 mg?g-1。通过吸附热力学模型计算吸附过程的活化能为37.62 KJ?mol-1。通过Fe₃O₄/TiO₂纳米吸附剂对Cu（II）的解吸实验,91.4%的Cu（II）可以完全脱附,说明吸附解吸过程是可逆的,Fe₃O₄/TiO₂复合纳米吸附剂吸附重金属Cu（II）的过程主要为物理吸附。（4）以Fe₃O₄/TiO₂为基质,采用超声辅助法水热法复合Graphene,改变反应物不同配比、反应温度以及反应时间等不同反应条件制备一系列Fe₃O₄/TiO₂/Graphene三元复合纳米材料吸附剂,以Cu（II）为吸附目标污染物探究其吸附性能。水热温度为200℃,反应时间为24h,Graphene的质量为0.05g为最佳的制备条件,将其用于50mg?L-1 Cu（II）溶液中吸附去除Cu（II）测其性能,反应时间3h内,Cu（II）在吸附剂的表面达到吸附平衡,Fe₃O₄/TiO₂/Graphene纳米吸附剂吸附重金属Cu（II）的吸附率为72.8%,通过BET测定Fe₃O₄/TiO₂/Graphene纳米吸附剂的比表面积为422.84 m2?g-1,最大吸附量为67.4mg?g-1。其比表面积的增加提高Fe₃O₄/TiO₂/Graphene复合纳米吸附剂与重金属Cu（II）的接触面积,使其吸附率和最大吸附量明显提高。通过吸附热力学模型计算吸附过程的活化能为17.32 KJ?mol-1,并通过Fe₃O₄/TiO₂/Graphene纳米吸附剂对Cu（II）的解吸实验,90.09%的Cu（II）可以完全脱附,说明吸附解吸过程是可逆的,Fe₃O₄/TiO₂/Graphene复合纳米吸附剂吸附重金属Cu（II）的过程主要为物理吸附。Fe₃O₄/TiO₂/Graphene复合吸附剂比Fe₃O₄和Fe₃O₄/TiO₂吸附剂吸附Cu（II）性能得到有效的改善。