海藻酸钠通常以凝胶的形式制备成复合材料，目的使复合材料具有一定环境响应性或生物相容性，或者提升复合材料的机械性能，吸附能力等。因此为了使海藻酸钠的应用得到多元化发展，本课题尝试制备基于以上应用的海藻酸钠复合凝胶，并以最佳方法和复合条件将海藻酸钠的性质得以最大化实现。

海藻酸是从天然褐藻中提取的一种多糖，结构为直链型(1→4)键合的β-D甘露糖醛酸(M)和α-L-古洛糖醛酸(G)的无规嵌段共聚物，其中G单元是M单元在C-5位的立体异构体。海藻酸钠水溶液在遇到钙、铜、锌等二价金属阳离子(镁除外)时，能够在温和的生理条件下迅速形成凝胶，因此被广泛应用于药物载体，组织工程支架，细胞微囊化免疫隔离技术等生物医用领域。

海藻酸钠属于天然多糖高分子，具备医用材料所需的生物相容性与优秀的可降解性。通过 SA 和二价金属阳离子的凝胶化作用，利用其简单的溶胶过程、优异的成膜性与 pH 敏感性等优点，用胶囊或微球等形式，把其当做药物或蛋白质的包埋剂，缓释剂的释放载体等是海藻酸钠在医学上的主要用途之一。

海藻酸钠/无机复合材料主要是通过一定方法把无机纳米粒子添加到海藻酸钠中制备得到的，无机纳米粒子的加入可以改善海藻酸钠材料加工性不强的缺点，并且能将海藻酸钠作为生物的材料的特性和无机纳米粒子的光学、力学、磁学等性能相结合，两类“相绝缘”的特性融合在一起，使复合材料在微波吸收、电极、电磁屏蔽等传统海藻酸钠材料涉及很少的方面有了不同的应用价值。

随着人口的持续增长，现代经济的加速发展，如何有效地处理重金属废水己成为水处理领域的研究重点。吸附法同传统的重金属处理技术比，主要有下特点：吸附剂原料价廉易得；易于分离回收重金属；节能、高效；可选择性地去除低浓度的重金属离子。

吸附法是目前公认的一种比较有效、经济的重金属废水处理方法。吸附过程在设计和操作上都比较灵活，在许多情况下都能产生高品质的处理污水。此外，由于吸附有时是可逆的，吸附剂可通过适当的解吸过程进行再生。活性炭(AC)吸附剂是最常用的。它的实用性主要来自其庞大的微孔和中孔容积和由此产生的高表面积。但由于价格昂贵，操作费用高，使用寿命短等缺点，活性炭的应用受到了限制。寻找来源丰富价格低廉,能够替代活性炭的吸附材料是非常值得关注的。Ajjabi和Chouba研究了干燥海洋绿巨藻对重金属Cu² 和Zn² 的吸附，在粒径为100-315mm，吸附剂用量为20g/L，溶液初始pH值为5.0的条件下，干燥海洋绿巨藻对Cu² 和Zn² 的最大吸附量分别为1.46和1.97mmol/g。Pavasant等人研究了干燥海洋蕨藻对重金属Cu² 、Cd² 、Pb² 和Zn² 的吸附；El-Sikaily等人研究了绿藻石莼对重金属铬的吸附；Deng等人研究了绿藻束生刚毛藻对重金属铅的吸附。

因此，本文研究开发利用海藻酸钠为基础生物基复合羧甲基纤维素钠形成的新型复合吸附材料，以水凝胶的方式，应用于不同的水处理反应装置，实现高效吸附重金属离子废水的目的。上述材料的复合改性处理，不但从材料性能上实现优势互补，而且所应用的材料均为天然产物获得，可再生循环利用，不会对环境造成二次污染，同时制作成本较低，适宜大规模的应用，具有很好的推广应用前景。

2. 研究的基本内容与方案

海藻酸钠作为最具有发展潜力的天然多糖类高分子之一，其本身拥有许多优秀的多糖特性，如絮凝性，螯合性等。它可以与许多的多价金属离子发生离子交换形成凝胶，其中氯化钙是其最常用的离子交联剂，且制备出的凝胶薄膜机械性能最好。因为这些杰出的特性，海藻酸钠常被复合材料青睐，它的添加让新材料增加了很多原本没有的物化性能，如得到具有 pH 环境敏感性、对染料和重金属离子等吸附性、优良力学强度、药物缓释作用和生物兼容性等特点。本文主要围绕海藻酸钠及其复合凝胶的合成和表征展开了系列实验和讨论。

一般情况下，SA具有如下性质：