重金属水污染问题已严重影响着生态平衡和人体健康。由于水的流动特性,毫无征兆的恶性重金属污染废水若处理不及时,将会随着水流方向危及下游更大的水域,进而最终引发区域性供水危机。目前治理重金属污染水体方法很多,其中吸附法是一种传统经典方法。活性炭和氧化铁材料是经典的吸附材料,原料来源广泛、价格低廉、使用方便,但是直接采用这些原材料处理重金属污染废水还存在吸附量较小、材料不成形、不利于流态化处理等问题。本论文针对突发性江河重金属镉、铅、镍水污染,研发改性聚乙烯醇吸附剂,探讨改性聚乙烯醇吸附镉、铅、镍的热力学和动力学行为,对其进行材料环境协调性评价,综合考察材料的功能性、环境性和经济性三方面,同时开展了改性聚乙烯醇在流动水体去除重金属离子的净化实验,考察该材料的应用性。主要结论如下:（1）采用聚乙烯醇与马来酸酐聚合,再通过浓硫酸进行碳化处理,制备得到改性聚乙烯醇。优化酯化条件,聚乙烯醇与马来酸酐的质量配比为1:2,在适量的乙酸丁酯中进行酯化,反应温度为90℃,反应时间3h,马来酸酐在聚乙烯醇上的接枝率为25.89%。结果表明,改性后的聚乙烯醇BET比表面积是改性前的5倍,孔隙结构增多,多为大孔结构;聚乙烯醇表面基团结构发生了变化,成功引入了大量的-COOH;金属离子与改性聚乙烯醇表面的弱酸性官能团通过离子交换、配位作用和静电作用结合在一起。（2）静态吸附结果表明,在既定的实验条件下,改性聚乙烯醇对Cd²⁺、Pd²⁺、Ni²⁺的实验饱和吸附量分别为1.16、1.39、1.30 mmol/g。Langmuir吸附模型与Dubinin-Radushkevich吸附模型均能较好的描述改性聚乙烯醇对重金属离子的吸附行为,其中Langmuir吸附模型的拟合度最大,对Cd²⁺、Pd²⁺、Ni²⁺的q_m^cal.分别为1.19、1.48和1.35 mmol/g,与实验结果q_m^exp.接近。Dubinin-Radushkevich吸附模型拟合得到的吸附自由能E介于17.96²8.87 k J/mol之间,说明该系列的吸附过程是物理吸附和化学吸附并存。改性聚乙烯醇对Cd²⁺、Pd²⁺的吸附是自发放热的过程,而对Ni²⁺是吸热反应,温度升高有利于吸附Ni²⁺的进行。改性聚乙烯醇对Cd²⁺、Pd²⁺、Ni²⁺的吸附符合Pseudo二级动力学模型,说明吸附速率主要受化学作用控制,而不受物质传输步骤控制。（3）动态柱吸附实验结果表明,较大的流速、较高的初始浓度和较短的填料层高度将使吸附柱床层穿透加快,穿透时间缩短。Thomas模型、Yoon-Nelson模型和BDST模型能够较好的描述改性聚乙烯醇动态吸附Cd²⁺的行为,拟合度均大于0.9。当C_0,Cd=1.08 mg/L,V=50 m L/min,Z=7 cm时,吸附时间t≤118 h,流经的废水量为0.35吨,出水口中Cd²⁺的浓度小于ICP-MS的检出限,小于0.002ug/L,对废水中Cd²⁺的去除率接近于100%;吸附时间t≤227 h,流经的废水量为0.68吨,出水口处镉离子的浓度均小于5 ug/L,排放水中镉离子的浓度达到国家饮用水的标准。由此可见,改性聚乙烯醇对低浓度镉污染水源的开发具有很好的应用前景。改性聚乙烯醇具有良好的再生性能,对浓度为200 mg/L的Cd²⁺溶液进行38次连续的吸附-解吸实验,对Cd²⁺的去除率均大于97%;同时,改性聚乙烯醇浸出物浓度小于8%,样品对受样细胞活性无显著毒性,小鼠的急性毒性实验表明,该样品的毒性分级为1级,实际无毒性作用。（4）开展了改性聚乙烯醇处理重金属废水的应急模拟实验。在非循环体系的流动实验中,考虑水体稀释自净的因素,改性聚乙烯醇对“移动”的污染团（5 L浓度为1.15 mg/L的镉离子污染模拟废水）中Cd²⁺的去除率约为40.9%;在循环体系的流动实验中,80 L浓度为1.20 mg/L的镉污染水循环6次流经改性聚乙烯醇拦截网后,Cd²⁺的浓度下降到2.7 ug/L,溶液中Cd²⁺的浓度低于《生活饮用水卫生标准》（GB/T 5749-2006）的限定值。由此可见,改性聚乙烯醇对低浓度的镉污染水体应急处理方面有很大的应用前景,采用改性聚乙烯醇拦网处理可以解决絮凝沉淀二次污染,悬浮吸附箱对水的阻力大、水通量低而难以在应急中广泛应用的问题。以广州开发区某汽车电镀厂含锌废水为研究对象,在静态吸附条件下,经改性聚乙烯醇处理后废水中Zn²⁺的浓度由28.8 mg/L下降到0.32 mg/L,总铬的浓度由1.1 mg/L下降到0.01 mg/L。实验结果表明,改性聚乙烯醇对汽车配件厂的生产废水有很好的处理效果,处理后金属离子的含量均低于目前工厂废水处理后排放水中的含量;对该含锌废水进行动态柱吸附实验,床层高度为7 cm,出水口流速为50 m L/min,通过动态吸附模型计算得到,改性聚乙烯醇对96 L工业废水中Zn²⁺的饱和吸附量q_m^cal.=53.6 mg/g,去除率达到99.7%,τ=31.9 h,Z₀=2.10 cm,这一系列数据对于改性聚乙烯醇在工业废水的实际应用中具有很好的指导意义;在循环体系的流动实验中,80 L的电镀废水循环4次流经改性聚乙烯醇的拦截网后,Zn²⁺的浓度由28.8 mg/L下降到1.18 mg/L,低于国家《电镀污染物排放标准》（GB/T 21900-2008）中Zn²⁺的限定值。实验数据说明,在高污染、高盐分含有机污染的水质情况下,改性聚乙烯醇拦网处置该类污染河涌水仍具有很好的重金属吸附能力,较强的选择性,在治理重金属污染的城市河涌水方面具有很强的可行性。