重金属离子污染是由于对含有重金属离子废水的任意排放造成的，一旦这些重金属离子随污水进入环境中，会对人体和其他生物产生严重的生物毒性。重金属废水主要来自采矿、染料、冶金、化工、电解、电镀以及农药等行业。由于重金属与放射性核素不能被微生物降解，在环境中只能发生各种形态之间的相互转化，一旦进入水体或土壤中，就会造成永久性的污染，他们在水中被水生生物富集或者被土壤中的植物体吸收，并通过食物链最终在人体内积累，不易排泄出来，当超过人体的生理负荷时，就会引起生理功能改变，导致急、慢性疾病或产生远期危害。因此必须对含重金属离子的废水的进行有效的治理。　　含有放射性铀的废液主要是铀裂变过程的一个重要的产物，由于其造成的严重环境问题受到全球范围的关注。随着核反应堆的泄露，一些易溶于水的裂变产物也会随着被排除进入环境水体，造成严重的危害。主要的一些核反应堆泄露事故有1986年的切尔诺贝利事件，1979年的发生在宾夕法尼亚州的三里岛事故以及近期2011年发生在日本福岛的核泄漏事件。据报道，日本福岛核泄漏事故对日本周围很大的一片海域造成了严重的污染。这些事故都在警示高放射性核废液可以通过食物链进入大自然环境中，造成难以想象的灾难。放射性铀(U)是常见的一种放射性核素。引起人们对地下水的放射性铀污染的关注，同样也让对采矿业，冶炼，以及核电工业中材料的处理等方面特别关注。因此，有效，安全的处理处置这些放射性废液成为了一个全球关注的热点。放射性铀在地下水中的迁移经过证明主要是与U(Ⅵ)在溶液中的一些矿物的吸附过程有关。因此，寻找和利用具有很高吸附容量的吸附剂达到高效，快速的去除溶液中的放射性U(Ⅵ)，已经进行了非常广泛的研究。研究吸附机理是设计和制备经济高效的吸附剂技术的核心，选择合适的吸附剂材料也成为处理处置这些放射性废物的关键。　　氧化石墨烯(GOs)由于具有化学性能稳定、高比表面积、水溶性好、高吸附效率等优点成为高效吸附剂处理环境污染的重要选择。而且氧化石墨烯的比表面积与石墨烯理论的比表面积2620 m2 g-1很接近。许多文献报道，氧化石墨烯的高效吸附剂是由于主要是由于其表面的含氧官能团如羟基（-OH）、羧基（-COOH）、环氧基(-COC)和酚羟基。主要为石墨烯平面上的羟基(-OH)和环氧基官能团(-O-)，以及在石墨烯边缘的羧基官能团(-COOH)。　　对于这些表面含氧官能团-OH，-O-和-COOH，究竟他们在氧化石墨烯对于放射性铀的吸附和解析行为的影响是怎样，哪种官能团更有利于提高U(Ⅵ)的吸附性能，却鲜有研究报道。有关官能团影响U(Ⅵ)的吸附和解析机理更是不明确。实际污水中一般存在多种污染物，多种重金属离子。近年来，关于探究氧化石墨烯对重金属离子的优良吸附性能主要放在单一离子的研究，但对于两种或多种共存金属离子之间的相互作用对吸附性能影响研究甚少。特别是关于氧化石墨烯对重金属离子的吸附主要集中在实验方法的研究，而关于氧化石墨烯对重金属离子的理论研究方面鲜有报道。因此，通过实验和理论结合去研究重金属离子在氧化石墨烯上的吸附性能，通过理论研究从分子尺度解释实验现象，分析吸附机理，对于合理解释氧化石墨烯的高效吸附性能具有必要性。　　因此本课题的主要目的是利用实验和DFT理论手段来研究重金属离子和放射性铀在氧化石墨烯上的吸附与解析行为。　　1)通过实验和DFT理论两方面研究了重金属离子(Pb(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)和Sr(Ⅱ))在氧化石墨烯上的吸附与竞争吸附行为，并从实验和理论手段上研究了氧化石墨烯吸附重金属离子的吸附机理，而且得出了实验和理论想吻合的结论。实验方面:(1)利用改进的Hummer方法制备了高氧化程度的氧化石墨烯样品，并通过XRD、XPS、以及FIR测试手段成功的对氧化石墨烯样品进行表征;(2)通过吸附和解析实验，研究了重金属离子(Pb(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)，和Sr(Ⅱ))在氧化石墨烯上的竞争吸附行为，发现这三种金属离子在氧化石墨烯上吸附的亲和力和吸附能力顺序均为为Pb(Ⅱ)＞Ni(Ⅱ)＞Sr(Ⅱ)。理论方面:(1)通过构建氧化石墨烯模型，利用DFT泛函理论，成功的从分子尺度解释氧化石墨烯对Pb(Ⅱ)高效的吸附性及其竞争吸附实验现象;(2)从理论方面证明表面氧化程度可以影响氧化石墨烯对金属离子的吸附能力，而且氧化程度越高，吸附能力越强;(3)对于Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)离子的吸附，他们更喜欢与COH官能团发生作用，而对于Sr(Ⅱ)吸附，Sr(Ⅱ)与COC和COH官能团的作用相似，无明显区别;(4)氧化石墨烯对重金属离子的吸附性能顺序为Pb(Ⅱ)＞Ni(Ⅱ)＞Sr(Ⅱ)，与实验现象符合。氧化石墨烯对Pb(Ⅱ)的强吸附性能是因为Pb(Ⅱ)存在夺OH的过程，形成很稳定的Pb(OH)-GO复合物;(5)首次提出了Pb(Ⅱ)在氧化石墨烯上吸附的夺OH理论即OH-