石墨烯是一种新兴的二维碳纳米材料，具有独特的结构和优异的性能，已成为化学、物理和材料领域研究热点之一。基于石墨烯及其衍生物的复合材料在环境、能源、生物医药等领域展现了广阔的应用前景。其中，通过三维自组装方法制备的石墨烯和氧化石墨烯复合水凝胶，较大程度上保留了石墨烯和氧化石墨烯的巨大比表面积，降低了片层之间的聚集，在涉及表面和扩散的应用中具有重要意义。本文主要研究了石墨烯基水凝胶在水处理方面的应用。我们设计并合成了两种基于石墨烯和氧化石墨烯的新型复合水凝胶，利用凝胶巨大的表面积，以及复合材料其他组分对污染物的亲和力，实现了复合凝胶吸附剂对水中污染物的快速高效吸附。本文共分为四章:　　第一章，简要介绍了石墨烯和氧化石墨烯及其凝胶的化学结构、制备方法，特别是石墨烯基材料在水处理领域的应用，并阐明本文的研究思路及内容。　　第二章，研究了氧化石墨烯-壳聚糖复合凝胶对水中染料和重金属离子的吸附。首先利用静电和氢键交联作用制备了氧化石墨烯-壳聚糖复合凝胶，并使用扫描电镜，流变仪和X射线衍射对氧化石墨烯-壳聚糖凝胶进行表征。在吸附试验中，研究了不同比例的氧化石墨烯/壳聚糖凝胶对几种污染物吸附的影响，并通过紫外可见光谱对染料吸附机理进行探索。复合凝胶表现出广谱吸附能力，对阳离子染料亚甲基蓝和阴离子染料伊红的吸附量分别是390mgg-1和326mgg-1（初始浓度均为100mgL-1），对铜和铅离子的最大吸附量分别是70mgg-1和90mgg-1。此外，复合凝胶可以作为吸附柱的填料，对染料有较好的脱除能力。　　第三章，研究了碱性硫酸铝-石墨烯复合凝胶对氟离子的吸附。首先通过抗坏血酸钠还原方法制备成GHG，再通过均相沉淀法在凝胶内部沉积碱性硫酸铝，得到碱性硫酸铝-石墨烯复合凝胶。使用电子显微镜、热分析、X射线衍射等手段对复合凝胶进行了表征。在氟离子吸附实验中定量研究了吸附动力学和吸附等温线，讨论了凝胶组成和结构在吸附中的作用，并考察了温度、pH和干扰离子对吸附的影响。对于浓度为20mgL-1氟离子，复合凝胶的吸附量为33.4mgL-1(298K)。　　第四章，总结了本论文的主要内容。