随着全世界工业发展,各地排放的含铅(Pb)和镉(Cd)重金属离子的废水对生态环境和人体健康造成了严重损害。在众多处理重金属离子废水的方法中,吸附法因操作简便、成本较低并且对不同目标具有选择性而被人们重视。近年来,具有较大比表面积的磁性多孔纳米材料在吸附重金属离子方面表现出了极大的潜力,同时磁性也为高效收集提供了便利。但纳米颗粒会在使用前后因为种种原因转移至自然环境中,并随着食物链迁移转化与人体接触。纳米颗粒粒径极小,易于进入人体细胞引发毒性,同时重金属离子也存在细胞毒性;当吸附了重金属离子的纳米颗粒暴露于人体细胞时,两者可以互相影响,表现出未知的联合毒性。基于以上原因,本文首先以尿素为新型自燃燃料,采用改性聚丙烯酰胺凝胶法制备了大孔结Anti-retroviral medication构的MFe_2O_4(M=Mg,Ca,Ba)铁氧体纳米颗粒;其次合成了高分散度、大表面积的氨基功能化磁性介孔硅(Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2)纳米颗粒;然后研究了两类材料对Pb~(2+)/Cd~(2+)的吸附性能并讨论吸附机理。最更多后,以Pb~(2+)为重金属阳离子的代表,探索了吸附Pb~(2+)前后Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2和Ba Fe_2O_4纳米颗粒对人胚胎肾细胞(HEK293)表现出的细胞毒性的变化情况,并探讨其毒性机理。主要研究结果如下:1.采用尿素改性的聚丙烯酰胺凝胶法制备了MFe_2O_4(M=Mg,Ca,Ba)三种大孔铁氧体纳米材料。三种颗粒都含有少量的碳酸盐离子。三种铁氧体中Ba Fe_2O_4对Pb~(2+)的吸附能力最好(600.27 mg·L~(-1)),Mg Fe_2O_4对Cd~(2+)的吸附能力最好(221.36 mg·L~(-1))。吸附Pb~(2+)是一个自发放热过程,而吸附Cd~(2+)是自发吸热过程。MFe_2O_4(M=Mg,Ca,Ba)都可以有效的处理较低浓度的Pb~(2+)/Cd~(2+),其中Ca Fe_2O_4的效果最好。Mg Fe_2O_4和Ba Fe_2O_4可以在一定程度上同时去除水中的Pb~(2+)、Cd~(2+)和Zn~(2+)。三者吸附Pb~(2+)的过程受腐殖酸浓度影响较大,而吸附Cd~(2+)受影响较小。MFe_2O_4(M=Mg,Ca,Ba)的吸附机理包括静电吸附、羟基氢离子交换和M位金属阳离子交换三种作用,其中金属离子交换作用可能是碳酸盐杂质导致的晶格缺陷造成的。实验证明尿素改性聚丙烯酰胺凝胶法有潜力应用于制备大孔铁氧体材料,同时大孔结构的MFe_2O_4(M=Mg,Ca,Ba)铁氧体纳米颗粒在处理含Pb~(2+)/Cd~(2+)废水RSL3体外方面具有一定的应用前景。2.合成了粒径125±25 nm高分散的氨基功能化磁性介孔硅(Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2)纳米颗粒,其比表面积较大(377.47 m~2·g~(-1))。Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2颗粒对Pb~(2+)、Cd~(2+)的饱和吸附量分别为123.46和137.74 mg·g~(-1)。吸附Pb~(2+)是一个自发吸热过程,而吸附Cd~(2+)是一个自发放热过程。吸附较低浓度的重金属离子时,Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2颗粒可以在较低的剂量下较好的实现对Cd~(2+)的去除,而去除Pb~(2+)需要更大剂量。Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2颗粒对Pb~(2+)的吸附选择性较强,同时受共存的腐殖酸影响较小。最后,在强酸性环境(p H=1)作用下,Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2纳米颗粒具备一定的再生复用性。3.研究了Pb~(2+)、Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2和Ba Fe_2O_4纳米颗粒及其吸附Pb~(2+)后对HEK293细胞表现出的细胞毒性。实验证明高分散的Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2纳米颗粒可以被HEK293细胞内化,并主要以颗粒簇的形式聚集在细胞质中。Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2纳米颗粒在一定程度上造成了HEK293细胞的细胞膜和DNA损伤,但对细胞活力的影响较小,并且能够在一定程度上抑制氧化应激。吸附Pb~(2+)的Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2纳米颗粒对HEK293细胞表现出显著的剂量依赖的毒性;但与游离的Pb~(2+)相比,其表现出的细胞毒性显著降低。Ba Fe_2O_4纳米颗粒在细胞活力、膜损伤、氧化应激、细胞凋亡和遗传毒性上均表现出对HEK293细胞较为严重的毒性。吸附Pb~(2+)后,Ba Fe_2O_4纳米颗粒与Pb~(2+)表现出极强的协同效应。以上结果证明Fe_3O_4@m Si O_2-NH_2纳米颗粒是更具有生物安全性的纳米颗粒吸附剂,而使用Ba Fe_2O_4纳米颗粒时要注意其后续的收集、保存和最终处理。本文合成了对铅、镉具有较好吸附能力的磁性多孔纳米材料,并探索了它们的吸附效能,最后通过细胞实验评估了其使用时的生物安全性。希望可以为今后制备、使用同类吸附剂处理重金属离子和评估其生物安全性提供新的思路和参考。