天然锰矿在我国矿藏丰富,是一种有开发利用前景的环境矿物材料。本论文旨在通过化学改性,寻找提高天然锰矿自水中吸附重金属离子能力的新方法,为处理含重金属离子废水提供新型吸附材料。主要研究内容和结果包括:（1）基于酸浸溶解机制,提出了硫酸改性法。以Cu²⁺为模拟污染物,研究了改性用H₂SO₄浓度对Cu²⁺在改性前后锰矿上的吸附率-pH曲线的影响,并比较研究了硫酸法改性锰矿和天然锰矿的吸附性能及其影响因素。结果表明:在0-6mol/L范围内,随H₂SO₄浓度的增大,吸附率-pH曲线向左移动,pH₅₀由5.4降低到3.2;与天然锰矿相比,pH5.5条件下,6mol/L H₂SO₄改性锰矿对Cu²⁺的吸附平衡时间由大于90min缩短为25min,饱和吸附量由13.43 mg/g增大到19.80 mg/g。（2）基于酸浸与还原溶解机制,提出了水合肼改性法。研究了改性用H₂SO₄及N₂H₄·H₂O浓度对Cu²⁺在改性前后锰矿上的吸附率-pH曲线的影响,并比较研究了水合肼法改性锰矿和天然锰矿的吸附性能及其影响因素。结果表明:在0-1.5mol/L的范围内,随N₂H₄·H₂O浓度的增大,吸附率-pH曲线向左移动,pH₅₀由5.4降低到4.2;当N₂H₄·H₂O浓度固定在0.02mol/L时,在0-1.5mol/L的范围内,随H₂SO₄浓度的增大,pH₅₀由5.2降低到4.0;H₂SO₄浓度为1.5mol/L时,在0-0.06mol/L的范围内,随N₂H₄·H₂O浓度的增大,pH₅₀由4.2降低到3.3,说明改性时H₂SO₄和N₂H₄·H₂O浓度对改性效果具有协同作用。pH5.5条件下,1.5mol/L H₂SO₄、0.06mol/L N₂H₄·H₂O改性锰矿对Cu²⁺的吸附平衡时间缩短为30min,饱和吸附量增大到20.28mg/g。（3）同样基于酸浸与还原溶解机制,提出了草酸改性法。研究了改性用H₂SO₄浓度及H₂C₂O₄·2H₂O用量对Cu²⁺在改性前后锰矿上的吸附率-pH曲线的影响,并比较研究了草酸法改性锰矿和天然锰矿的吸附性能及其影响因素。结果表明:m（H₂C₂O₄·2H₂O）:m（天然锰矿）为1:50时,在0-3mol/L范围内,随H₂SO₄浓度的增大,吸附率-pH曲线向左移动,pH₅₀由5.3降低到3.2;H₂SO₄浓度为3mol/L时,m（H₂C₂O₄·2H₂O）:m（天然锰矿）由0增大到1:20,pH₅₀由3.7降低到2.6,说明改性时H₂SO₄浓度和H₂C₂O₄·2H₂O用量对改性效果也具有协同作用。pH5.5条件下,3mol/LH₂SO₄、m:m=1:20的H₂C₂O₄·2H₂O改性锰矿在5min之内对Cu²⁺的去除率达到100%,饱和吸附量增大到33.90mg/g。（4）基于酸浸与络合溶解机制,提出了柠檬酸改性法,研究了改性用H₂SO₄浓度及C₆H₈O₇·H₂O用量对Cu²⁺在改性前后锰矿上的吸附率-pH曲线的影响,并比较研究了柠檬酸法改性锰矿和天然锰矿的吸附性能及其影响因素。结果表明:m（C₆H₈O₇·H₂O）:m（天然锰矿）为1:20时,在0-3mol/L范围内,随H₂SO₄浓度的增大,吸附率-pH曲线向左移动,pH₅₀由5.2降低到2.6;H₂SO₄浓度为3mol/L,m（C₆H₈O₇·2H₂O）:m（天然锰矿）分别为0、1:100、1:50和1:20时,pH₅₀分别为3.8、3.0、2.5和2.6,说明改性时H₂SO₄浓度和C₆H₈O₇·H₂O用量对改性效果同样具有协同作用,且在一定浓度的H₂SO₄介质中,可以找到适宜的C₆H₈O₇·2H₂O与天然锰矿的质量比。pH5.5条件下,3mol/L H₂SO₄、m:m=1:50的C₆H₈O₇·H₂O改性锰矿（SC）在5min之内对Cu²⁺的去除率达到100%,饱和吸附量增大到35.97mg/g。（5）采用XRD、FTIR和SEM等手段对实验材料进行了表征。结果表明:改性后锰矿的结构及组成均未发生明显变化,但粒度减小,尤其是草酸法和柠檬酸法改性后的锰矿颗粒多呈球状分布。（6）由以上研究结果可以看出,经柠檬酸法改性处理后的锰矿（SC）,pH₅₀最低,饱和吸附量最高,因此论文详细研究了其吸附性能。结果表明:体系pH是影响吸附的重要因素,吸附效果随pH升高而提高;吸附Cu²⁺后的SC能方便地用稀硝酸进行解吸再生,再生后的锰矿吸附能力基本不受影响;较天然锰矿而言,SC对Zn²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺的吸附效果均有明显提高,pH5.5条件下,吸附等温线均符合Langmuir吸附方程式,饱和吸附量分别提高了2、1.7和5倍;吸附热力学结果显示,焓变值均为正值,吸附效果均随温度的升高而提高。以上研究结果对利用改性锰矿吸附性能处理含重金属离子废水有一定的理论和实践意义,同时,为提高我国天然锰矿的应用价值开拓了一条新的途径。