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化工行业给人民生活水平带来提高的同时,化工废弃物（尤其是废水,废气等）引发的环境问题也不断影响着人们的生活。近年来工业和医药领域的废水引发的水污染,CO2排放引起温室效应逐渐成为热点话题。水中污染物的移除、气体排放物中CO2的捕获也成为了近年来科研界的热门领域。吸附法由于高效、无二次污染、再生效率高、能耗低以及操作简便等优点而备受推崇。多孔材料由于具有丰富多样的表面官能团、可调节的孔结构以及稳定的骨架,作为高效固体吸附剂在污水治理和CO2捕获领域发挥了重要作用。然而粉体材料在吸附过程中存在颗粒聚集失活、孔道堵塞和高压力降等问题,导致实际应用中吸附效果差、再生效率低。此外,粉末材料也因粉尘污染,给运输和应用带来一定的不便。因而市售吸附剂多为宏观成型体的形式,但大多成型工艺涉及到的粘结、高温或高压等苛刻条件容易破坏材料的结构并限制了所选取材料的种类。另外,粘结剂的使用也会带来诸多弊端,例如堵塞吸附材料的孔道、掩盖活性位点或引入杂质元素到吸附材料造成不必要的二次污染甚至破坏材料的结构。因此,直接制备高效成型体对多孔材料的发展与应用至关重要。但是宏观级别的成型体（毫米级）与纳米材料的制备有很大差异,控制其前驱体在宏观结构中的扩散、传质与传热等非常困难。目前直接制备具有优异纳米结构、丰富孔隙且质地均匀的高效多孔材料成型体仍是挑战。为了保证所制成型体的内外部结构保持一致,本论文选取了具有均质骨架的商业化离子交换树脂作为前驱体,利用离子交换树脂特有的离子交换性能,进行特定的预处理改性,引入多种前驱体,在此基础上合成了不同的多孔材料成型体（包括ZSM-5分子筛成型体,MOFs成型体以及多孔碳成型体）。论文系统地探讨了这些多孔材料成型体的生长机理,通过多种表征手段揭示其物理化学性质,并以几种有机分子与CO2气体作为分子探针来探究这些成型体的吸附动力学行为。这些成型体材料展现了优异的污水治理和气体捕获性能,其制备方法与反应机理的探究也促进了多孔材料尤其是其成型体的发展。每一章的主要研究内容如下:[1]以阴离子交换树脂为硬模板剂,在不添加有机结构导向剂（OSDA）和粘结剂的体系中,于无晶种条件下合成ZSM-5/silica复合微球成型体。首先通过硅酸根阴离子交换和煅烧得到反向复制离子交换树脂结构的SiO2微球。随后对该SiO2微球进行水热处理诱导ZSM-5分子筛在其表面晶化,合成了连续且共生的ZSM-5/silica成型体微球。由于ZSM-5与苯胺间的尺寸效应和酸碱作用,该复合微球对苯胺有着良好的吸附性能,在进行五次吸-脱附循环后仍能保持90%的吸附效率,且吸附剂微球仍保持完好的结晶性和形貌。通过模拟发现苯胺在复合微球上的吸附遵循准二级动力学模型,说明吸附速率主要受化学作用控制且伴随着颗粒内扩散进行。与以往报道的分子筛成型体的制备过程相比,不需要粘结剂、OSDA以及晶种涂层的辅助,极大简化了合成步骤且提高了其扩散性能。[2]以大孔型阳离子交换树脂作为骨架载体,通过离子交换将Zn2+引入树脂,树脂内的Zn2+诱导原位生长ZIF-8晶体,从而制得ZIF-8/树脂复合微球。实验分别探究了水和甲醇两种介质下所得ZB-W和ZB-M复合微球的理化性质。结果表明水介质中生长的ZIF-8均匀分散于树脂内部,而甲醇条件下ZIF-8仅在微球表面生长。这是由两种介质条件下晶体的生长速度与树脂内二甲基咪唑的扩散速度间的差异导致的。本章对比了树脂、ZIF-8粉末和ZBW复合微球对甲基蓝（MB）和土霉素（OTC）的吸附性能,由于ZBW复合微球具有优异的孔结构及MOF与树脂的协同效应,同剂量的ZBW吸附剂的吸附性能远超粉体的ZIF-8或离子交换树脂。吸附过程符合Langmuir吸附模型,表明吸附剂与有机分子间作用均匀且为单分子层吸附。由于ZBW中未饱和Zn2+与MB间额外的静电作用,ZBW会优先选择性吸附阴离子型的MB分子。[3]以阳离子交换树脂为碳前驱体,通过离子交换引入活化成分K+,然后经原位活化法制得具有丰富微孔结构的碳球成型体。本章选取两种不同孔道结构的树脂（微孔型和大孔型）来探究前驱体结构对碳化过程的影响。结果表明大孔树脂更有利于原位活化过程在树脂内部均匀进行,得到的碳球成型体能保持完好的球体且具有丰富的微孔结构。大孔树脂衍生的MSC-0.3-900碳球具有丰富的超微孔结构和较高的比表面(1398 m2 g-1),对CO2的常压捕获和高压存储均有优异的表现,分别为6.7 mmol g-1（273 K,1 bar）、4.7 mmol g-1（298 K,1 bar）和14.7 mmol g-1（298 K,26 bar）。另外,该微球对污水中土霉素也展现了卓越的吸附去除能力,最大吸附量为406.6 mg g-1。吸附过程符合Langmuir吸附模型,表明碳球与土霉素分子间作用均匀且为单分子层吸附。同传统KOH活化法相比,这一K+交换-碳化活化法避免了碳材料孔隙分布不均和产率低等问题,为制备质地均匀的宏观碳质成型体提供了新思路。