Рассмотрена кинетика сорбции ионов свинца (Pb2+) из модельных водных растворов с использованием недоокисленных и переокисленных образцов оксида графена, полученных из синтетического и взятого в качестве сравнения натурального графита. Экспериментальным путем обнаружено, что поллютант сорбируется в первые 5 (для переокисленных образцов) и 30 мин (для недоокисленных образцов), с достижением сорбционной емкости, равной 105…138 мг/г. Причем, емкость материала увеличивается с увеличением его степени окисления. У синтетического материала эта емкость немного выше, чем у натурального. Для изучения механизмов удаления и определения параметров процесса экспериментальные данные были сопоставлены с кинетическими (псевдо-первого и псевдо-второго порядка, а также Еловича) и диффузионными (внутренней диффузии – Морриса-Вебера и внешней диффузии – Бойда) моделями. Было установлено, что процесс сорбции металлов контролируется смешанной диффузией сорбата в основную массу сорбента. Также было определено, что данный процесс лимитируется химическим взаимодействием между сорбентом и сорбатом и зависит от концентрации сорбата и окружающей температуры. Кроме того, методом сканирующей электронной микроскопии была исследована морфология поверхности образцов и методом энергодисперсионной спектрометрии были получены сведения об их элементном составе до и после сорбции, которые подтверждают механизмы протекающих сорбционных процессов в системах.