随着工业化及城镇化的快速推进，环境污染已成为全球普遍关注的问题之一，尤其是重金属离子对水体环境的污染^[1-2]。重金属离子如Cd² 、Pb² 等可直接或间接通过食物链富集在人体内，从而对人体健康造成危害。因此，除掉水中的重金属离子对保护有限的水资源、防止水体污染、保护人类健康具有深远的意义^[3]。

处理重金属废水的方法主要有：吸附法、离子交换法、膜分离法、化学沉淀法、电化学法、反渗透法等。其中吸附法因其操作简单、成本低、高效且无二次污染，已成为最常用的重金属离子废水处理的方法^[4-5]。活性炭是吸附法中使用最为广泛的重金属离子吸附剂，但其存在生产成本高、吸附量低、可循环使用性差等特点现在了其应用。近些年来水凝胶作为吸附剂在重金属废水处理方面备受青睐。

水凝胶是一种三维网络结构的大分子物质，其分子中含有—COOH、—NH₂、—OH等亲水活性官能团，而这种结构及官能团对重金属离子的螯合和静电吸附很重要的作用^[6-8]，根据合成过程中链间反应的不同大致可将水凝胶分为两类：物理凝胶和化学凝胶^[9]。但是大多数的水凝胶是纯粹的有机聚合物，这类材料制成的产品虽然吸附量大，但是难以被生物降解。因此，采用天然高分子材料如壳聚糖、纤维素等作为原材料通过交联制备可降解的水凝胶材料，并将其应用到废水中的重金属离子的去处也得到了研究者的广泛关注。

壳聚糖^[10](Chitosan)是指脱乙酰度高于50%的甲壳素。又称其为脱乙酰甲壳素、甲壳胺、壳多糖、几丁糖等，化学名称为（1,4）-2-氨基-2脱氧-β-D-葡萄糖，其分子式为(C₆H₁₁NO₄)n，其分子结构如图1-1所示：

图1-1 壳聚糖分子结构

壳聚糖是自然界中唯一的含碱性基团的阳离子多糖，是一种白色无定形，略有珍珠光泽的固体。因原料及制备的工艺条件的不同，壳聚糖的分子量从数十万到数百万不等，其稳定性与脱乙酰度负相关，即脱乙酰度越高，相对稳定性越差，但力学强度会增大^[11]。甲壳素（Chitin）在自然界的资源非常丰富，其含量仅次于纤维素的天然高分子物质，广泛存在于虾、蟹和昆虫的外壳中以及藻类和真菌的细胞壁中。其分子结构如图1-2所示：

图1-2 甲壳素分子结构

甲壳素和壳聚糖都具有可降解、无毒害和优良的生物相容性等优点^[12]，但是，壳聚糖作为吸附剂在酸性介质中的稳定性差，易于溶解而流失，从而限制了其广泛应用^[13]。近年来对壳聚糖分子进行改性来从而制备对环境友好的功能性材料是众多研究者的研究的主要方向，通过控制反应条件在壳聚糖上引入其他基团来改变其理化性质^[14],如根据壳聚糖的化学性质，对其进行酰化、酯化、烷基化等方面进行化学改性。从而形成有着不同功能的改性壳聚糖，如乙氨基壳聚糖、羧甲基壳聚糖等。壳聚糖除了对其单一的改性外还可以进行复合改性，如接枝共聚、交联、螯合、共混及互传网络等复合改性从而得到新型功能材料。