在河流治理过程中,对河道的挖掘和疏浚会导致底泥沉积物的释放,导致水环境的二次污染,其中底泥中重金属的释放性污染尤为严重。因此,如何有效去除河流治理过程中底泥释放进入水体环境中的重金属,成为河流环境修复领域倍受关注的重要课题。本论文的主要研究工作包括:研制磁性复合吸附材料并优化合成制备条件,探讨材料的相关性能和参数;研究底泥中重金属的释放规律;进行水体环境中重金属的吸附与分离试验,考察吸附材料对水环境中重金属的去除效能;进行吸附材料的再生试验研究。研究结果表明:通过包埋和交联的方法,采用交联剂(PVP)将海藻酸钠(SA)和磁性Fe3O4纳米颗粒以及功能性吸附单体有机结合,形成了三种磁性复合吸附材料;通过正交试验,分析了材料组成及含量对磁性复合吸附材料吸附性能的影响;并利用多种检测手段对无添加单体材料的磁性复合吸附材料(磁性Fe3O4/SA/PVP/钙凝胶复合物,MSPC)、含硅藻土磁性复合吸附材料(磁性Fe3O4/SA/硅藻土凝胶复合物,MSDC)、含有活性炭磁性复合吸附材料(磁性Fe3O4/SA/活性炭凝胶复合物,MSAC),三种磁性复合吸附颗粒的表面形貌、晶体结构进行表征。磁性复合吸附材料基本组成成分(SA、PVP、Fe3O4)对磁性复合材料的吸附交联与磁响应作用起到重要的影响。三种磁性复合吸附材料均具有较丰富的孔隙网状结构和空穴,并兼具一定的顺磁性,最大的磁强度可达7.92emu/g,在外加磁场的作用下,具有良好的磁分离效果。凝胶型材料的加入,可以提高固化的机械强度和韧性,在经过拉伸和搅拌下能保持良好的内部结构,使得磁性复合吸附颗粒材料保持较好外观完整性,延长了其使用寿命。采用循环试验槽模拟河流底泥受外界干扰释放条件,对底泥中重金属的释放规律、底泥中重金属的吸附/解吸动力学等进行了研究。结果表明:在温度较高、水体偏酸性、盐浓度增加和水体扰动较大等环境因素条件下,会促使底泥中重金属的释放量加大。底泥对重金属的吸附过程符合准二级反应动力学的条件,Elovich方程可以很好的解释底泥中重金属的释放过程。使用MSPC对水体环境中重金属Cd2+进行吸附性能研究,并通过对MSPC等温吸附、动力学、热力学研究,系统分析了磁性复合吸附材料的吸附过程。结果表明:p H为6~7之间最适合MSPC对水体环境中的Cd2+进行吸附去除,吸附平衡时间需要80min-120min;当水体环境中的Cd2+含量为50mg/L~150mg/L时,MSPC吸附Cd2+的去除率可以达到65%以上。MSPC对底泥中重金属的吸附等温线符合Langmuir模型,准二级反应动力学可以用来描述MSPC对Cd2+的吸附,相关反应拟合系数R2>0.96,热力学研究表明该吸附过程是一个化学吸附过程。试验还表明,所研制的吸附材料可进行多次解吸再生,在使用3~5次后,吸附容量仍可维持在最大吸附量的50%左右。本研究以采集区域受重金属污染较重区域的底泥为基质原料,通过对寒冷地区河流水体环境中重金属污染情况的分析,配制了研究用水体混合物。采用磁性复合吸附材料对该底泥进行了重金属吸附-磁分离的研究,得到了吸附不同重金属含量底泥的最优化技术参数,同时得到了磁分离过程的最佳操作条件(磁场强度1.1T、接触时间4h、搅拌强度160r/min)。本研究结果为去除河流底泥疏浚过程产生的底泥释放污染物,尤其去除水体中疏浚产生的重金属释放,提供了一种可行的修复方法。该方法通过加入磁性复合吸附材料吸附水体混合物中的重金属,再通过磁分离方法分离吸附材料,吸附后的磁性复合吸附材料可进行重金属的解吸并重复使用。