1. 研究目的与意义
近年来，环境问题日益严峻，重工业污水、轻工业污水、生活污水等多种类型污水的随意排放, 是引发生态环境污染问题的重要原因之一。
目前，较常使用的污水处理方法主要包括物理法、化学法、物理化学法与生物法等几种类型。其中，物理法是指利用物理或机械原理对污水进行处理，分离出污水中的污染物，达到污水处理的目的。利用物理法处理污水主要涉及过滤、沉淀、上浮、离心分离等多个环节。化学法是指通过在污水处理过程中加入化学物质，促进污水中有害物质与化学物质之间的化学反应，从而实现对污水的处理。利用化学法处理污水主要涉及中和、氧化、化学沉淀、还原等多个环节。而利用物理化学法处理污水时，主要涉及电解电渗析、气提、吸附、萃取、反渗透等多个环节。生物法是指在污水处理过程中，利用微生物促进污水中有机物质的氧化、分解，从而达到污水处理的目的。
吸附技术以其设计灵活、高效快速、无二次污染、吸附剂可再生利用等优点，在众多的水处理技术中具有广泛的应用前景。木质纤维素是地球上最丰富的可再生生物质资源，主要包括木材(软木和硬木)、农业生产废弃物(秸秆、谷壳、麸皮、蔗渣等)、林产加工废弃物及各类能源植物。木质纤维素具有生物相容性好、无毒、化学可修饰性和可降解再生等特点，是理想的吸附剂材料[2]。木质纤维素基吸附剂的研制始于上世纪50年代初，国内外已有木质纤维素基吸附剂用于去除污水中重金属离子和有机分子的研究报道。现有的木质纤维素基吸附剂仍存在一些局限，研究和开发新型纤维素基吸附剂是吸附技术的重要研究方向之一。
2. 国内外研究现状分析
我国水资源总储量约２．８１万亿 ｍ3，居世界第六，但人均水资源量不足２４００ｍ３，仅为世界人均占水量的１／４，是全世界人均水资源最少的国家之一。与此同时，随着我国经济高速增长，城市化水平不断提高，水污染问题日趋严重。根据《全国环境统计公报》显示，２０１２年全国废水排放总量６８４．８亿ｔ，其中工业 废 水 排 放 量 ２２１．６ 亿ｔ，占 废 水 排 放 总 量 的３２．３％；城镇生活污水排放量４６２．７亿ｔ，占废水排放总量的６７．６％；集中式污染治理设（不含污水处理厂）废水排放量０．５亿ｔ，占废水排放总量的０．１％。工农业废水、城市生活污水及各种采矿废水均含有大量重金属，这些重金属严重威胁生物和人体健康。有些重金属虽是人体健康不可缺少的元素，但其含量甚微，如果超量就会对人产生严重后果，导致肾病、皮炎症、神经麻痹障碍、角膜炎、细胞坏死等疾病，甚至致癌致畸，如震惊世界的水俣病及骨疼病就是由于含汞和含镉重金属废水污染所致。由于重金属不易降解且毒效长期持续，使得水体重金属污染已经成为当今世界上最严重的环境问题之一，如何科学有效地解决重金属物质对水体的污染已成为各国政府以及广大环保工作者研究的热点。去除水体重金属污染物的方法主要有化学沉淀法［４］、电解法［５］、离子交换法［６］和吸附法等。化学沉淀法是通过添加化学物质与重金属离子反应生成沉淀物，经凝聚、沉降、浮选、过滤、离心等一系列工艺过程，将离子态重金属转化为不溶性的重金属盐和无机颗粒一起沉降的方法。化学沉淀法能够将污水中的重金属离子除去，却生成了金属盐污泥，产生了二次污染物。同时，该法还存在金属离子选择性差、设备投资大、处理量小、占地面大、运行成本高等缺点，不能有效地解决重金属离子再生利用等题。电解法是重金属离子在阴极表面得到电子被还原为金属的方法，其主要优点是无二次污染，重金属可回收利用。但电解法也存在很大的缺点：阴极电流效率较低，沉积速度较慢；稀溶液电解过程中有大量氢气放出致使电流效率更低，难以达到深度净化的；投资成本高、电耗大等。因此，电解法可用于处理重金属离子度高的废水，处理效率高并便于回收利用，一般不用于处理重金属离子浓度较低的废水。离子交换法是通过树脂交换剂的自由移动离子与重金属离子交换达到水处理的目的。离子交换的动力在于功能性树脂中含有的各种活性基团（如大量的羟基、羧基、氨等）生螯合反应。阳离子交换树脂和阴离子交换树脂是常见的功能性树脂。阳离子交换树脂一般用于去除废水中 Ｃｕ２＋、Ｚｎ＋Ｃｒ３＋和 Ｎｉ ２＋等重金属离子；阴离子交换树脂通过可供交换的阴离子与废水的 Ｃｒ２Ｏ７２－或 ＨＣｒＯ４－交换，实现净化含 Ｃｒ６＋废水的目的。与化学沉淀法和电解法相比，离子交换法具有一定的优势，已成为废水中重金属离子处理的优选方法之一。但离子交换法也有一次性投资比较大，树脂易受污染或氧化失效，再生频繁，操作费用较高等缺点。吸附法是利用吸附剂高比表面积和多孔结构的特性将重金属离子去除的方法，因其具有高效、经济、简便、选择性好等特点，在工业领域应用广泛。
1 吸附法的分类和机理
根据吸附机理进行分类，主要有物理吸附和化学吸附。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
1. 以杨木化机浆为原料，通过马来酸酐共价键修饰引入羧基吸附基团，以次磷酸钠为交联剂，制备纸基吸附剂。研究马来酸酐浓度、浸渍工艺、熟化温度和时间对马来酸酐接枝率和羧基含量的影响，分析交联程度与纸张湿强度之间的关系，考察不同打浆方式在提高纸张比表面积和吸附容量中的作用。
2. 纸基吸附剂对金属离子的吸附性能研究。以hg2 、cd2 、pb2 、cr3 、ni2 等重金属离子溶液为研究对象，研究纸基吸附剂定量和比表面积对其吸附容量的影响，考察纸基吸附剂绿色再生性能，分析体系ph值、温度、吸附时间、吸附剂用量、金属离子浓度、干扰离子、盐浓度等条件对纸基吸附性能的影响，讨论gmncms对重金属离子的吸附动力学、吸附热力学和吸附机理
4. 研究创新点
以杨木化机浆为原料，马来酸酐为改性剂，构筑具有低成本、高湿强度、高吸附容量的纸基吸附剂。
