随着社会的发展以及工业化程度的不断增强,污水的排放量也在显著增加,大量处理效果不佳甚至未经任何处理的污水直接排放,造成了水体的严重污染,严重影响了人们的健康和社会的可持续发展。其中,重金属污染是一个非常严重的问题。本文以较为常见的入侵物种水葫芦作为原料,利用其含有大量纤维素、木质素等有效成分的特点,对其进行化学改性,制备了三种改性水葫芦生物吸附剂,研究了它们对于水中重金属离子的吸附作用,这些水中常见的重金属离子包括Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺以及Zn²⁺,考察了包括溶液pH值、温度、时间和固液比对吸附的影响。结果表明,溶液pH值对Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺和Zn²⁺四种重金属离子吸附的影响很大,对吸附效果最佳的pH数值为5左右。同时研究了水体温度的变化对于重金属离子的吸附效果,研究的结果显示在30⁶0℃的温度下,伴随温度的升高,三种改性水葫芦生物吸附剂对四种金属离子的吸附率均有所降低。整个吸附过程较快,在20min的时间内基本可以达到离子的平衡。吸附过重金属离子以后的水葫芦可以利用硝酸或盐酸洗脱再生,再生损失率水葫芦纤维素柠檬酸酯>氯化盐改性水葫芦>水葫芦纤维素黄原酸盐,水葫芦纤维素柠檬酸酯和水葫芦纤维素黄原酸盐再生后吸附性能没有明显下降,氯化盐改性水葫芦再生后吸附性能有一定下降,但下降也较小。在最佳条件下,即pH在4.5⁵.5之间,温度25℃,固液比为5g/L时,水葫芦纤维素柠檬酸酯对Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺和Zn²⁺四种重金属离子的吸附率分别为23.87%,21.43%,26.64%,19.36%;水葫芦纤维素黄原酸盐对Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺和Zn²⁺四种重金属离子的吸附率分别为93.14%,87.6%,93.33%,88.24%;氯化盐改性水葫芦对Cu²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺和Zn²⁺四种重金属离子的吸附率分别为89.62%,84.38%,95.15%,91.17%。总体吸附性能:水葫芦纤维素黄原酸盐>氯化盐改性水葫芦>水葫芦纤维素柠檬酸酯,其中水葫芦纤维素柠檬酸酯吸附性能较差,制备过程复杂,花费时间较长,再生所花费代价较大。水葫芦纤维素黄原酸盐对重金属离子吸附性能良好,制备过程相对简单,再生条件简单,再生后损失率较小,且性能没有明显下降。氯化盐改性水葫芦性能稍弱于水葫芦纤维素黄原酸盐,再生条件相似,再生后性能没有明显下降,且相比于水葫芦纤维素黄原酸盐,制备时不会产生异味,不会对生产环境造成影响,但它的制备时间较长。与其它材料制备的生物吸附剂相比,水葫芦纤维素黄原酸盐和氯化盐改性水葫芦具有吸附性能优秀,材料来源广泛,制备过程较为简单等优点。