本课题在国家“十一五”科技支撑计划课题《矿冶重金属废水生物质吸附材料的研制与应用》（批准号：2007BAB18B08）的资助下，以我国丰富农林废弃物天然稻壳（RRH）为原料，围绕环境友好，从废弃资源高效利用和减少化学污染的角度出发，利用天然稻壳简单物理改性得到的膨化稻壳，系统研究了该材料对Cu²⁺、Pb²⁺、Ag⁺三种重金属离子的一元，二元重金属离子混合溶液的研究特性，并在相同实验条件下，以天然稻壳、椰壳活性炭、硅藻土、皂土和离子交换树脂的吸附特性进行对比实验。在此基础上对膨化稻壳吸附重金属离子的机理进行了探讨。其结论如下所示：（1）膨化稻壳的红外图谱显示，其表面含有胺基，-COOH比天然稻壳表面有更多的甲基和亚甲基裸露。比表面积比天然稻壳略低，但是孔体积由0.00780增大到0.0105cm³/g。等电点由2.2增加到2.6，当pH值大于等电点时材料表面带负电荷。膨化稻壳的粉末电阻由天然稻壳的4.83G降低到577M。XRF显示材料含有SiO₂含量约为21.8%，且XRD分析其SiO₂为无定型游离态结构。TG显示膨化稻壳的分解温度为294.39℃。SEM显示膨化稻壳相比天然稻壳具有粗糙的表面，整体结构蓬松。EDS对比分析结果显示，SiO₂主要是聚集在材料表面包状结构处。（2）在常温下膨化稻壳对Cu²⁺重金属离子的吸附模型更加符合Langmuir单分子层吸附，最大吸附量为11.8mg/g。动力学分析结果均可以用准一级和准二级方程来描述，在90min达到平衡且去除率为83%。膨化稻壳的最佳吸附pH值在4-6之间。热力学研究结果为：膨化稻壳吸附重金属离子Cu²⁺属于放热反应过程，且为低温下自发反应过程。对于在常温下吸附容量的考察表明，膨化稻壳的吸附容量优于天然稻壳和所选硅藻土的吸附容量4.71mg/g和3.60mg/g。（3）在常温下膨化稻壳对Ag⁺重金属离子的吸附模型更加符合Langmuir单分子层吸附，最大吸附量为18.6mg/g。且动力学实验分析结果可符合准二级程，反应到600min时达到吸附平衡去除率为60.3%。膨化稻壳在重金属Ag⁺溶液环境下，最佳吸附pH值在3-5之间。关于热力学研究结果为：在低温环境下，膨化稻壳吸附重金属离子Ag⁺属于低温下自发反应，为吸热吸附反应。常温下吸附容量的考察表明，膨化稻壳的吸附容量明显优于天然稻壳、硅藻土和皂土的吸附容量3.69mg/g、10.3mg/g和17.0mg/g。（4）常温下膨化稻壳对Pb²⁺重金属离子的吸附模型更加符合Langmuir单分子层吸附，最大吸附量为40.2mg/g。动力学结果符合准二级方程，在260min左右吸附平衡去除率为95.2%。膨化稻壳的最佳吸附值为pH=6。膨化稻壳吸附重金属离子Pb²⁺属于自发反应过程，升高温度不利于它的吸附反应。对于在常温下最大吸附容量的考察表明，膨化稻壳的吸附容量明显优于对比吸附材料天然稻壳、椰壳活性炭，硅藻土、皂土、离子交换树脂，分别为11.2mg/g、31.0mg/g、23.4mg/g、30.1mg/g和32.6mg/g。（5）膨化稻壳对于二元混合体系Cu²⁺-Ag⁺，膨化稻壳吸附Cu²⁺和Ag⁺的最大吸附量为：11.7mg/g和4.49mg/g。Cu²⁺的吸附过程仍然符合Langmuir单分子层吸附模型。在Cu²⁺-Pb²⁺混合体系中：膨化稻壳对于Cu²⁺和Pb²⁺的最大吸附量分别为7.13mg/g和10.6mg/g。（6）D-R模型拟合的数据分析，单离子体系中膨化稻壳吸附重金属离子Cu²⁺、Ag⁺、Pb²⁺的吸附过程分别以离子交换、物理吸附、物理吸附占主导作用。对于Cu²⁺的吸附方式无论是单离子体系还是多离子体系，吸附过程基本上都符合离子交换吸附机理。Cu²⁺和Pb²⁺互相阻碍了吸附，导致两种离子的吸附量都发生很大程度的减少。对于Pb²⁺的吸附方式由单离子体系的物理吸附转变为离子交换占主导作用的吸附机理。综合各种实验数据及理论分析表明，膨化稻壳对于重金属离子的吸附具有良好的吸附效果和一定的选择性，在重金属水污染领域有较强应用潜质。单离子体系的吸附机理会随着多离子的加入而发生改变。