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本硕士学位论文主要涉及聚合物基复合材料的设计、制备、表征及性能研究。对复合材料以及多孔聚苯乙烯(PS)树脂和聚氨酯(PU)泡沫进行概述,着重研究了聚苯乙烯基、聚氨酯基的有机-无机复合材料的设计、制备和表征,以及制备的复合材料对水中污染物的去除效果,得到下述主要研究结果：一、成功制备磁改性的带有EDTA功能基的螯合树脂——Fe3O4/PS-EDTA复合材料。通过FT-IR、SEM、BET、VSM和XRD表征了树脂的基本微观、宏观结构、比表面、磁性和晶体结构。结果表明：复合改性之后该材料依然保留着大量的氨基、亚氨基、羧基等有利于吸附的基团；其表面包覆了一层粒径为20-30nm的Fe304纳米粒子,由此表面形成了很多突起；改性前后树脂的表面积从42.5m2／g增至48.6m2／g；其磁饱和强度为2.07emu／g,可用磁分离控制。以铬(VI)为模型研究了各个参数对PS-EDTA和Fe3O4/PS-EDTA螯合树脂的吸附性能的影响,包括各pH值、接触时间、铬(VI)溶液初始浓度和吸附剂投加量参数。吸附实验的结果表明在最佳条件(pH4、30°C、吸附剂用量1g/L)下,Fe3O4/PS-EDTA可对初始浓度不高于60mg／L的溶液达到100%的去除；吸附容量(240.23mg/g)相对于纯树脂提高了约一倍。等温吸附模型对实验数据的拟合结果显示Langmuir模型最适于描述该吸附,说明Fe3O4/PS-EDTA树脂的吸附系统符合单层吸附理论。准一级、准二级、Elovich、内扩散和McKay动力学模型用于吸附的动力学分析。拟合结果表明吸附过程符合准二级动力学模型,即化学吸附和物理吸附同时存在；吸附过程包括内扩散和膜扩散,其中膜扩散为控速阶段。XPS技术用于吸附机理研究,结果显示氨基和纳米粒子表面的质子化在吸附中发挥重要的作用,其与通常以阴离子形式存在的铬(VI)之间通过静电作用吸附到树脂表面,其次,部分铬(VI)与Fe304纳米粒子上的还原剂Fe(Ⅱ)之间反应,被还原为基本无毒的铬(Ⅲ)。通过实验结果及XPS分析,我们推断并建立了Fe3O4/PS-EDTA对铬(VI)的去除模型。该树脂吸附铬(VI)后可用0.5M的NaOH溶液解吸。二、考虑到传统的PU粘合剂对环境的危害及人体健康的危害,将水性聚氨酯(WPU)引入到合成活性炭／聚氨酯(AC/PUF)复合材料中。AC/PUF复合材料通过两步过程制备,首先WPU在PUF的孔结构表面形成一层扩展层,之后再将AC负载到PUF上。同时,用传统的原位聚合法、传统的PU粘合剂法制备不同的PUF基AC改性的复合材料用于材料性能和吸附性能的对比。SEM分析表明所有方法制得的AC/PUF复合材料都具有规整的孔结构,粘合剂法制备的材料表面粗糙程度提高,这些性质有利于吸附的进行。可湿度测试表明,WPU制得的复合材料具有相对较好的亲水性。通过FT-IR谱图看出亲水性的提高主要是因为亲水基-COO-的引入。以上优势说明用WPU代替传统的PU制备AC/PUF复合材料是可行的。以苯酚为模型污染物用批吸附的方法对材料的吸附性能进行表征。结果表面WPU粘合制得的AC/PUF复合材料——AC/WPU比纯PUF,原位聚合制得的复合材料和传统PU粘合制得的材料具有更大的吸附容量。研究了各参数对AC/WPU泡沫吸附性能的影响,包括pH值、接触时间、初始苯酚溶液的浓度和吸附剂的用量。结果表明最佳吸附pH为7,即在自然水体环境中复合材料对苯酚表现出最佳的吸附。对实验数据进行Langmuir,Freundlich和Tempkin等温线拟合和准一级及准二级动力学拟合。其中,Langmuir和准二级模型能较好的描述AC/WPU对苯酚的吸附过程。说明该过程是单分子层吸附,其最大的吸附容量为5000mg/L。初始苯酚浓度为100mg/L时,最大的吸附速率为3333mg dm-3min-1,半吸附时间仅为26.77min。AC/WPU吸附苯酚之后,酸碱皆不能实现该体统中苯酚的脱附。0.01M NaOH可完全回收AC/WPU复合材料原材料PUF和AC。三、以PU为粘合剂制备了不同Fe3O4纳米粒子含量的Fe3O4/聚氨酯泡沫(Fe3O4/PUF)复合材料。通过FT-IR、SEM、VSM、TG等表征了其宏观、微观结构、磁性能和热稳定性等。FT-IR和SEM表明Fe3O4/PUF上带有丰富的氨基,具备大孔结构,同时磁性能在促进微生物生长方面也具有积极的作用,这些性质有利于材料在微生物固定化中应用。VSM测试显示10%和40%Fe3O4含量的Fe3O4/PUF复合材料的磁饱和强度分别为6.05emu/g和23.84emu/g,即制得的材料可利用磁性收集和控制,可用于磁控生物反应器。将纯的PUF、10%和40%Fe3O4含量的Fe3O4/PUF复合材料分别用于固定化微生物B350降解邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的实验研究。结果表明,Fe3O4纳米粒子的加入对微生物的固定化以及降解效率都有明显的促进作用；并且,随着磁性纳米粒子含量的增加,固定化微生物的量和降解DMP的效果随之提高。Fe3O4纳米粒子含量为40%时,固定化微生物的量和降解效率相对于原始泡沫分别提高了38.8%和20%。