随着核能的开发与应用,以及核技术在食品、医药、军工、农业等领域的应用,难免会产生放射性废水。污染水体中的放射性核素通过食物链进入人体,危害人类健康和生存。因此,利用高效、经济的放射性废水处理技术来解决这一问题迫在眉睫。用适合的吸附剂吸附放射性废水中的核素是现有的常用的物理化学方法之一。吸附法因具有工艺简单、去污系数高、对核素有选择性等特点已被应用到放射性废水的处理当中。但是由于一些吸附剂或多或少会具有成本高、合成工艺复杂、辐照稳定性差等特点会降低其处理效果。聚丙烯酰胺是亲水性聚合物,在吸水后能达到溶胀平衡,通过适当的改性复合可用于吸附研究。因此本论文研究了凹凸棒土复合聚丙烯酰胺的材料（PAM/ATP）、花生壳纤维素复合聚丙烯酰胺的材料（PAM/PHC）以及磁性花生壳纤维素复合聚丙烯酰胺的材料（PAM/PHC/n-Fe₃O₄）对模拟放射性核素的吸附,重点开展了影响合成复合材料吸附性能的因素、模拟放射性核素在材料上的吸附动力学与吸附热力学研究、宏观表象与微观结构等方面的研究。放射性废水中含有多种核素,包括⁵⁸Co、⁶⁰Co、⁵⁹Fe、¹¹⁰Ag^m、⁵⁴Mn、⁵¹Cr、⁶⁴Cu、⁶⁵Zn、¹⁰⁷Pb、⁶³Ni、¹⁴⁴Ce等放射性核素。由于放射性核素与其非放射性同位素之间具有化学性质相同而物理性质不同的性质,本文采用不具有放射性的Pb²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Ce⁴⁺代替放射性核素进行实验研究。通过实验尝试钻研盼望获得性能最好的聚丙烯酰胺类吸附剂。本文分七章。第1章为引言,简要介绍了放射性废水处理方法与技术、重点介绍了聚丙烯酰胺类吸附剂的研究现状、本文的研究内容和意义。第2章为原理与实验方法,简要介绍了吸附原理与实验方法。第3章为PAM/ATP复合材料合成,探讨合成过程中影响合成得到的PAM/ATP复合材料的因素对离子的吸附性能的因素。第4章为PAM/ATP对模拟放射性核素的吸附研究,重点探讨了PAM/ATP复合材料对模拟放射性核素的吸附热力学与动力学。第5章为PAM/PHC合成与吸附性能研究,通过正交试验重点讨论了影响PAM/PHC吸附性能的合成因素,探讨了对模拟放射性核素的吸附。第6章为PAM/PHC/n-Fe₃O₄合成与吸附性能研究,合成时在第5章合成得到的PAM/PHC的基础上加入磁性,得到PAM/PHC/n-Fe₃O₄复合材料,重点探讨了PAM/PHC/n-Fe₃O₄复合材料对模拟放射性核素的吸附探究。第7章为总结与展望,总结了本文的研究结果。并根据目前的结论,提出了未来研究方向展望。主要结论如下:（1）首先通过聚丙烯酰胺的合成积累得到一定的合成经验,之后合成得到了PAM/ATP复合材料。用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）对PAM/ATP复合材料表征。FTIR结果表明,丙烯酰胺（AM）在ATP上发生聚合,形成了复合材料且含有-COO^-、-COONa和-CONH₂三种吸附位点。合成的影响因素包括过硫酸钾（KPS）的质量对吸附性能的影响;N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）质量的影响;丙烯酰胺的质量对吸附的影响;凹凸棒土（ATP）的质量对吸附的影响。综合考虑到各种离子的吸附性能,KPS为45 mg、MBA为45 mg、AM为3 g、ATP为5 g的条件下合成得到的PAM/ATP具有最好的吸附性能。（2）通过静态批吸附实验,研究了最佳的合成条件下得到的PAM/ATP复合材料对Pb²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Ce⁴⁺的吸附。探讨了时间、p H、吸附质浓度、吸附剂质量以及温度对吸附的影响。解释了吸附机理,得到了相应的动力学参数和热力学参数。结果表明,Pb²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Ce⁴⁺在PAM/ATP复合材料上的吸附快速达到平衡;Mn²⁺的平衡时间较长,为240min。Freundlich等温模型可以较好的描述Pb²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Ce⁴⁺在PAM/ATP复合材料上的吸附过程,PAM/ATP复合材料对Pb²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺的吸附的过程为自发的吸热反应,升温有利于Pb²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺的吸附;Ce⁴⁺为自发放热反应,低温有利于吸附。PAM/ATP复合材料对Pb²⁺、Co²⁺的吸附机理为物理吸附,Mn²⁺的络合作用可能是主要的吸附机制,Ni²⁺、Ce⁴⁺的吸附机理是化学吸附。（3）采用正交设计试验对PAM/PHC复合材料的合成因素进行探讨,重点考察了花生壳纤维素与丙烯酰胺的比例、引发剂的质量、交联剂的质量以及合成温度的影响。结果表明,PAM/PHC复合材料的吸附性能受合成因素影响程度的大小为:引发剂>花生壳纤维素与丙烯酰胺的比例>合成温度>交联剂,合成得到的最大吸附性能的材料的影响因素水平分别为花生壳:AM=1:6、引发剂0.5 g、交联剂0.07 g、温度为60℃。采用静态批吸附实验,用最佳的合成条件下合成得到的PAM/PHC复合材料对Pb²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Ce⁴⁺的吸附进行了研究。探讨了时间、p H、吸附质浓度、吸附剂质量以及温度对吸附的影响。结果表明,Pb²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺、Ce⁴⁺在PAM/PHC复合材料上的吸附快速达到平衡,符合准二级动力学模型。Pb²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺、Ce⁴⁺在PAM/PHC复合材料上的吸附过程更加符合Freundlich等温模型,并且Pb²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺的吸附过程为自发的吸热反应,升温有利于吸附。Ce⁴⁺为自发放热反应,低温有利于吸附。相同条件下对比合成前后的材料的吸附性能发现,PAM/PHC复合材料的吸附容量较大,证明了与PAM复合后的材料的吸附效果比原始材料更加优异。Co²⁺、Mn²⁺的吸附机制为物理吸附;Pb²⁺、Ce⁴⁺为化学吸附;Ni²⁺为络合作用或离子交换。（4）为了更好的使吸附后的吸附剂进行固液分离,所以在合成PAM/PHC的过程中加入磁性纳米四氧化三铁,得到了PAM/PHC/n-Fe₃O₄复合材料。采用静态批吸附实验研究了Co²⁺、Mn²⁺在PAM/PHC/n-Fe₃O₄的吸附,研究了时间、p H、吸附质浓度、吸附剂质量以及温度对吸附的影响。结果表明,Co²⁺、Mn²⁺在PAM/PHC/n-Fe₃O₄更加符合准二级动力学模型。Freundlich等温模型可以较好的描述Co²⁺、Mn²⁺在PAM/PHC/n-Fe₃O₄复合材料上的吸附过程,并且吸附的过程为自发的吸热反应,升温有利于Co²⁺、Mn²⁺的吸附。Co²⁺、Mn²⁺的吸附机理为物理吸附。通过对n-Fe₃O₄、PHC、PAM/PHC、PAM/PHC/n-Fe₃O₄吸附材料对Co²⁺、Mn²⁺吸附性能的对比研究,发现PAM/PHC/n-Fe₃O₄对Co²⁺、Mn²⁺吸附容量最大,证明了磁化改性的效果更加优异且具有较好的磁性,吸附Co²⁺、Mn²⁺之后能够通过磁场去除使用后的磁性吸附剂。