随着社会工业的飞速发展，人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日趋频繁，大量重金属废水被肆意排放到自然环境中，严重危及饮水安全，对环境和人体健康造成难以承受之害。因此，如何最大限度降低重金属的危害并有效回收贵重金属是当今环境保护工作亟待解决的问题。目前，应用于重金属废水治理的方法主要有沉淀法、氧化还原法、离子交换法、溶剂萃取法、电解法等。上述治理方法大部分都存在运营成本高、操作复杂和二次污染等问题，而吸附法因其成本低、操作简单等优点而受到众多研究者的青睐。寻求一种价格低廉、制备过程简单、可应用于工业生产、对重金属具有高效吸附性能的环境友好型吸附材料具有很高的生态及经济价值。在前期研究的基础上，本文将废弃桑树枝粉碎直接作为原料，丙烯酸（AA）和丙烯酰胺（AM）为单体，过硫酸铵（APS）为引发剂，N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂，进行50倍工艺放大，合成一系列具有多孔结构的纤维素基吸附材料，并将其用于对水中重金属离子的分离回收。采用单因素实验，以吸水倍率为衡量指标，优化纤维素基吸附材料的放大工艺技术，调控其组分、结构和表界面物理、化学性质；为探讨纤维素基吸附材料的实际应用潜力，系统研究纤维素基吸附材料组分、以及pH、温度、时间、初始重金属离子浓度等环境因素对Cr(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)三种重金属离子的吸附效果，建立其吸附动力学及等温线模型，并考察金属离子的竞争吸附性能与样品的再生性能。实验取得研究成果如下：1.纤维素基吸附材料的放大工艺及其性能研究在前期研究的基础上，实现纤维素基吸附材料的50倍放大生产，其优化工艺条件为：MBP50g，MBP/AA/AM质量比为1.2/3.8/1、反应温度70℃，引发剂4.0g，交联剂1.5g。所合成得到的纤维素基吸附材料在45℃环境下对去离子水、自来水、0.9wt%NaCl溶液的吸水容量分别为655.9g/g、247.4g/g、63.1g/g；样品在去离子水中的吸附过程符合伪二级动力学模型，属于化学吸附。样品经8次吸水-干燥-吸水循环溶胀后吸水倍率仍能达到第一次的83%，说明样品具有优异的重复吸水性能；样品在25℃、40℃条件下12小时后的保水率分别达90.5%、63.7%，当压强为30Kpa时，保水能力为80%左右，说明样品具有良好的保水能力；采用土壤浸提液测定其降解性能发现，经90天降解后，MBP-g-P(AA-co-AM)的降解率能达到53%，远高于P(AA-co-AM)对照样14%的降解率，说明前者的降解性能远优于后者，是一种可生物降解的环境友好型吸附材料。2.纤维素基吸附材料对重金属离子的吸附行为研究通过考察样品用量、离子溶液初始浓度、PH、温度等因素对吸附性能的影响，探究金属离子的竞争吸附行为及材料的循环再利用性能可得出结论。随着溶液pH的增大，样品对金属离子的吸附量也随之增加，主要是pH增大时，降低了静电斥力的作用。体系的温度对金属离子的吸附量没有明显影响，说明样品对气温具有普适性；样品对重金属的吸附量随着时间的增加而逐渐增加，随后Cr(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)基本都能在14h时达到平衡，在同等条件下样品对三种金属离子吸附量的大小为：Cu(Ⅱ)＞Cr(Ⅲ)＞Co(Ⅱ)。金属离子吸附过程符合伪二级动力学模型，说明样品对金属离子的吸附属于化学吸附；样品对金属离子的吸附量随着金属离子初始浓度的升高而升高最终达到吸附平衡，吸附等温线符合Langmuir方程、说明吸附材料表面均一、各处吸附能相同、属于单分子层吸附；金属离子竞争吸附实验表明三种金属离子的竞争优先性为Cr(Ⅲ)＞Cu(Ⅱ)＞Co(Ⅱ)。铜离子与钴离子在较低的盐酸浓度下就能从样品内部高效的洗脱至解吸液中，且铜离子的解吸速率高于钴离子。样品在铜离子溶液中经过6次吸附-解吸附循环后仍能保持最初吸附量的81.2%，说明样品具有理想的再生性能。本文在前期研究的基础上，实现纤维素基吸附材料的50倍放大生产，对后续工业生产具有现实参考价值。以农业废弃资源为原料生产环境友好型吸附材料，并应成功应用于水溶液中的重金属离子去除，将水污染控制中的重金属离子治理与资源节约两个热点相结合，开辟治污新途径，形成新的清洁生产技术，有利于发展循环经济。