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砷的毒性和致癌性使其成为众多环境污染物中优先控制的污染元素之一,引起了世界范围内研究者的关注。近年来,纳米零价铁(NZVI)吸附水体中的砷成为研究的热点,但由于粒径小,分散性差,在水中溶液团聚,极大地限制了其实际应用。为了发挥更高的效益,一般将NZVI负载在一定的载体上。石墨烯具有巨大的比表面积和丰富的含氧基团,使其成为一种性能优异的吸附材料,由于片层间很强的相互作用力,石墨烯很容易发生团聚,使其实际的比表面积大大降低。因此,阻止石墨烯片层发生团聚,是需要解决的重要问题。本研究采用溶胶-凝胶法制备了石墨烯/二氧化硅(GS)纳米复合材料,利用二氧化硅的应力作用,阻止了复合材料发生团聚,所制备的GS复合材料是一种优良的载体;同时采用液相还原法,将NZVI负载到GS上得到石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁(NZVI/GS)复合材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附等温线(BET)、X射线光电子能谱(XPS)以及Zeta电位等表征方法对制备的材料进行结构及成分分析。并将其应用于水体中As(III)和As(V)的去除,以期为含砷废水的处理提供一种新的吸附材料。在吸附过程中探讨了溶液初始pH、初始浓度、反应时间以及反应温度等因素对吸附性能的影响,对实验数据进行了动力学和等温线的拟合,分析吸附过程和吸附机理。同时,在相同条件下,将GS和NZVI作吸附剂进行对比。研究结果表明,NZVI负载在GS上,成功制备了NZVI/GS复合材料。As(III)在pH<9.1时,吸附为表面络合作用,pH>9.1时,为静电吸引作用;As(V)的吸附都为静电吸引的作用。初始浓度为2 mg/L,反应时间为60 min,反应温度为45 oC,投加量为0.4 g/L,当pH为7时,NZVI/GS对As(III)的去除率达99.81%,当pH为4时,NZVI/GS对As(V)的去除率达99.59%。该吸附过程符合伪二级动力学方程和Langmuir吸附等温模型。NZVI/GS对As(III)和As(V)的最大吸附容量分别为55.93和45.58 mg/g,对As(III)的吸附效果要比As(V)更好。。As(III)和As(V)溶液初始浓度分别小于4 mg/L和3 mg/L时,反应后的平衡浓度都能够达到生活饮用水卫生标准,分别在20 mg/L和14 mg/L的浓度范围内,反应后的平衡浓度都能达到污水综合排放标准的规定。本研究同时做了相同条件下GS和NZVI对水中As(III)和As(V)的对比吸附实验。结果表明,NZVI对As(III)和As(V)有一定的吸附效果,而GS的吸附效果较差,两者的吸附过程都满足Langmuir吸附等温方程,计算得到的GS和NZVI对As(III)和As(V)的最大吸附量分别为8.55和6.88、40.73和32.83 mg/g。NZVI/GS的吸附量比大于两者的吸附量总和,表明NZVI/GS是一种对水体中砷具有良好吸附效果的材料。