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本论文以小麦秸秆和鸡毛为原料,离子液体为溶剂,制备出离子液体再生纤维素水凝胶和再生纤维素/羽毛复合水凝胶,并应用于吸附去除水体中的Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)等重金属离子;并在此基础上,借助水凝胶独特的网络结构,被吸附重金属离子原位转化为新型纳米金属材料CdS、CuS和Ni0,进而用于废水中污染物的降解和催化还原产氢,实现了金属离子的再利用。主要研究内容和结论如下所示:1.利用离子液体再生秸秆纤维素水凝胶球(SCHBs)为吸附材料,研究了其对水体中的Cd(Ⅱ)的吸附性能及机理;并利用水凝胶的模板效应,对于负载了 Cd(Ⅱ)的SCHBs进行原位转化,制备出纤维素水凝胶-CdS纳米复合物(SCHBs-CdS),并对其进行了结构和性能表征,结果表明,该水凝胶对Cd(Ⅱ)最大吸附量达到了95.62 mg/g,吸附等温线符合Langmuir模型,与此同时,吸附动力学复合二级动力学模型;在不同温度、时间条件下对被吸附的Cd进行原位转化,通过SEM和TEM分析可知,CdS纳米粒子(粒径5-20nm)已成功被合成且均匀的分散在水凝胶的内部;在沉淀温度为50℃,时间为6h,镉硫比为1:1时制备出的SCHBs-CdS复合物光催化速率最快,光照4h后对亚甲基蓝的去除率达到了 100%,经5次循环实验测试后对亚甲基蓝(MB)的光催化去除率仍能达到90%。2.利用离子液体再生的方法合成了不同比例秸秆纤维素和羽毛(1 0wt%+3wt%、10wt%+2wt%、7wt%+2wt%、7wt%+3wt%)复合的纤维素/羽毛水凝胶(SC/CFHBs),并使其吸附水体中的Ni(Ⅱ),探究了不同条件(pH、温度、金属离子初始浓度)对吸附的影响。研究结果表明,1 0wt%+2wt%SC/CFHBs对Ni(Ⅱ)的吸附效果最好,在温度为313K,pH=6时,吸附最大量可达230.15mg/g,较为符合吸附Langmuir拟合模型以及吸附动力学二级拟合模型。将吸附后的Ni(Ⅱ)通过硼氢化钠原位还原为纳米零价金属镍,以氯霉素为降解目标,探究不同反应条件(反应温度、NaBH4量、催化剂投加量)催化降解氯霉素的反应速率并同时产氢性能的影响。通过SEM和TEM等表征分析,Ni(Ⅱ)成功被原位还原,粒径在5-50nm之间,并且均匀地分散在水凝胶的表面;实验结果表明,在30℃,NaBH4量为0.3g,催化剂量为0.35g时氯霉素降解率最快,产氢速率最高,催化剂循环使用5次后的催化活性为71.5%,储存15天后的催化活性仍能达到70.3%,氢气转化率仍能达到77.2%,对氯霉素的去除率仍能达到70.9%。3.将不同比例复合的纤维素/羽毛水凝胶(SC/CFHBs)用于吸附水体中的Cu(Ⅱ),探究了不同条件(pH、温度、金属离子初始浓度)对吸附的影响。研究结果表明,1Owt%+2wt%SC/CFHBs对Cu(Ⅱ)的吸附效果最好,在温度为313K,pH=6时,吸附最大量为178.03 mg/g,较为符合Langmuir吸附拟合模型和二级吸附动力学拟合模型。将吸附后的Cu(Ⅱ)通过硫化钠溶液原位沉淀为CuS,经由800 ℃煅烧2 h得到晶体更加稳定和光催化性能更好的CuS@C-N,并以2,4-二氯苯酚为降解目标,探究CuS@C-N的光催化性能的影响。通过表征分析可知,水凝胶变成N掺杂的C粒子,CuS纳米棒成功被制备且均匀的分散。光催化实验结果表明,在过氧化氢作为光生电子捕获剂存在的情况下,有效降低了电子-空穴复合率,极大地提高了 CuS@C-N的光催化性能,对2,4-二氯苯酚的去除率达到了 92.9%,循环四次后的光催化活性仍能达到82.3%。