蒙脱石是一种层状结构硅酸盐，单位晶胞由两片硅氧四面体和一片铝氧八面体构成，八面体中的Al3+可以被Mg2+、Fe2+等代替，四面体中的Si4+可以被Al3+和Fe2+代替。这些异价离子的代替，必然要导致正电荷亏损，这就决定了蒙脱石具有强的阳离子交换能力。根据蒙脱石的这种能力对其进行柱撑改性已经得到广泛的研究。目前国内外对柱撑粘土在废水处理领域的应用开展了一些研究，但多集中于单纯的有机柱撑或无机柱撑，对于有机无机复合柱撑的研究较少，且采用的有机改性剂多为阳离子型号的有机季铵盐，无机改性剂多为聚羟基铝。本文以钙基蒙脱石为原料，系统研究了各种柱撑蒙脱石的制备及其对废水中镉离子的吸附行为和机理。　　 本文利用聚羟基铁作为无机柱化剂制备出无机柱撑蒙脱石，以阴离子型的表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）作为有机改性剂制备出有机柱撑蒙脱石，同时采用聚羟基铁和十二烷基硫酸钠（SDS）作为改性剂，制备了无机-有机复合柱撑蒙脱石，并且通过X射线粉末衍射（XRD）、傅立叶转换红外光谱（FT-IR）、热重分析（TG）、比表面积（BET）和Zeta电位等表征手段对柱撑粘土进行表征。另外研究了一系列柱撑蒙脱石对废水中镉离子的吸附，比较其吸附效果，集中讨论了各种蒙脱石对镉的吸附解吸机理、动力学分析和热力学分析。论文的主要结论如下：　　 1．对柱撑蒙脱石进行XRD表征可知：无机柱撑蒙脱石和复合柱撑蒙脱石的层间距比蒙脱石原土要大，而有机柱撑蒙脱石的层间距相对蒙脱石原土并没有太大的变化。通过红外谱图可知：无机和有机两种柱化剂都进入到蒙脱石层间，但其基本结构并没有发生改变。热重结果表明有机柱撑蒙脱石的失重率最大，复合柱撑蒙脱石次之，而无机柱撑蒙脱石最小。Zeta电位分析结果表明，蒙脱石经有机柱撑后Zeta负值升高，而经无机柱撑后Zeta负值下降。比表面积测定结果表明，经无机柱撑后蒙脱石的比表面积增大，而经有机柱撑后蒙脱石的比表面积减小。　　 2．柱撑粘土对废水中镉的吸附行为受改性剂的类型、镉离子的初始浓度、介质的pH值、反应时间等因素的影响。无机柱撑蒙脱石由于其层间距和比表面积的增大，其对镉离子的吸附性能比蒙脱石原土要大，经十二烷基硫酸钠改性的蒙脱石虽然层间距并有没改变，但是其电负性增强，因此对镉的吸附能力也比原土要大。复合柱撑蒙脱石其层间距增大，电负性也增强，因此其对镉的吸附也比原土要大。各种粘土对镉的吸附速度非常快，基本上在10 min就能达到吸附平衡总量的95％左右，经过1 h就能达到吸附平衡。随着镉离子浓度的增加，粘土对镉的吸附量也随之增大，但镉离子的去除率却随镉离子浓度的增大而减小。pH值对粘土吸附镉离子的吸附过程影响很大，吸附量随着pH值的升高而增加。　　 3．各种粘土对镉离子的吸附都可以很好地用Langmuir方程式来描述，其所有的相关系数γ2都>0．94。其中qm反应出了粘土的吸附能力。从qm可得知：有机柱撑蒙脱石的吸附能力最强，复合柱撑蒙脱石次之，无机柱撑最小，但是三种改性蒙脱石的最大吸附容量都要大于蒙脱石原土。动力学研究表明对准二级动力学方程对各种粘土吸附镉的动力学过程拟合较好。各种粘土对镉离子的吸附作用机理可概括为以下三个方面：1）经无机柱撑后，粘土的层间距和表比面积都增大，从而也增大了吸附剂与镉离子的有效接触面积，从而提高吸附量；2）阴离子型的表面活性剂的插层可以提高粘土晶格负电荷，提高了粘土与镉离子的静电吸引力，有利于吸附的进行；3）无机柱撑粘土层间氧化柱在水溶液中形成羟基化表面，增加了表面羟基数量，而吸附作用为表面羟基与重金属离子的表面配合反应，表面羟基数量的增加，使无机柱撑粘土与未柱撑的蒙脱石相比，吸附去除能力明显提高。