目前，许多国家和地区出现了自然水中砷污染问题。砷污染会严重危害人体健康。在现有的各种砷污染处理方法中，吸附是最简单、低成本、高效率的方法。最近，纳米金属氧化物除砷材料成为砷吸附剂的研究热点。氧化锆稳定性好、无毒、且不溶于水，因此是比较理想的饮用水除砷材料。　　 本文制备了晶化纳米氧化锆以及无定形纳米氧化锆，研究了其砷吸附行为、尤其As(Ⅲ)吸附行为、砷吸附影响因素、以及砷吸附机理。本文还通过调控水热条件来制备高比表面高As(Ⅲ)吸附量的无定形纳米氧化锆。为便于吸附砷后的吸附剂从水中的分离，本文制备了玻璃纤维布负载纳米氧化锆、磁性纳米铁锆复合氧化物以及球形颗粒氧化锆。本文利用低成本的琼脂载体制备了球形颗粒氧化锆，进行了固定床流动实验，并用PSDM模拟其长期固定床吸附行为。研究发现晶化纳米氧化锆以及无定形纳米氧化锆具有高效是砷吸附行为，砷吸附机理符合内球模型。研究还发现玻璃纤维布负载纳米氧化锆、磁性纳米铁锆复合氧化物以及球形颗粒氧化锆不仅具有高效的砷吸附行为，而且易于实现砷吸附后从水中分离。　　 简单和低成本的水热和热处理方法合成了晶化纳米ZrO2·xH2O。砷吸附试验研究发现，纳米ZrO2·xH2O对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)，不论是实验水还是自然水，都有较高的吸附性能。在pH为7的中性环境下，低平衡浓度砷溶液中纳米ZrO2·xH2O对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附量分别为0.6mgg-1和3.6mgg-1，高平衡浓度砷溶液中对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附量分别为47mgg-1和29mgg-1。　　 简单和低成本的水热方法合成了无定形纳米am-ZrO2。砷吸附试验研究发现，纳米am-ZrO2对实验含砷水或自然含砷水中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)具有更加高效的移除效果。纳米am-ZrO2在pH7时低平衡浓度砷溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附量分别为0.92mgg-1和5.2mgg-1;高平衡浓度砷溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附量分别为83.2mgg-1和32.5mgg-1。当吸附剂加载量非常低仅有0.1g-1L时，纳米am-ZrO2就可以将80ppb的阳宗海自然水降到MCL饮用水标准。在溶液中存在超高浓度竞争离子时，ZrO2·xH2O和am-ZrO2也能吸附砷。　　 通过改变NH3H2O条件及水热温度调控制备am-ZrO2的比表面积。研究发现，在较快的沉淀剂加入速度下、70ml氨水制备的纳米am-ZrO2结构较疏松、孔较多、且比表面积较大。最高的比表面积为488m2g-1。当氨水加入量为70ml时使溶液中存在高浓度的NH3H2O、OH-/NH4+/Cl-，从而在较宽的温度范围130℃-170℃条件下制备的ZrO2比表面积高达488m2g-1。并研究了其砷吸附效果。在较低平衡浓度0.01mgL-1As(Ⅲ)溶液、pH7条件下，纳米ZrO2对As(Ⅲ)的吸附量为4.89mgg-1，是第四章制备的ZrO2的As(Ⅲ)吸附量的5.3倍。在高平衡浓度下，As(Ⅲ)吸附量也提高到133.4mgg-1。　　 为了从水溶液中移除吸附剂并减少纳米材料扩散到环境中，本文还尝试将纳米ZrO2·xH2O和am-ZrO2负载到玻璃纤维布上，结果表明分散到玻璃纤维布上的ZrO2·xH2O和am-ZrO2具有更好的除砷效果。为了更好的从水溶液中移除吸附剂，本文制备了一种新的砷吸附剂-磁性纳米粒子ZrO2/Fe2O3，此复合材料不但降低了成本而且具有较强的磁性，可以实现处理砷后从水溶液中磁性分离。铁掺杂量为0.0035mol时，制备的材料比表面积高(450m2g-1)，且As(Ⅲ)吸附量较高为22mgg-1。　　 本文用新的方法制备了一种氧化锆球形颗粒，此材料是通过成本较低的琼脂材料（海藻中提取）为模板剂制备的。所制备的氧化锆球(平均直径0.6mm)为高比表面(98m2/g)纳米多孔结构材料。并进行了固定床砷吸附实验与模拟。通过实验计算与模拟验证，得到孔扩散系数以及外部质量传输系数分别为Dp=3.8×10-6cm2s-1，Kf=3.5×10-3cm/s。并利用这些参数和PSDM模型进行预测三价和五价完整砷吸附效果。