随着纳米材料和纳米技术的不断深入发展,纳米吸附剂已在重金属废水处理工业领域得到广泛研究。近年来,降低纳米材料制备成本、提升纳米材料的吸附性能及其分离效率是纳米吸附材料的重要研究方向之一。本文以资源丰富的硅酸盐材料为基底,设计和制备了Mg₃Si₂O₅（OH）₄-SH、Mg₃Si₂O₅（OH）₄-g-PEI、Ni₃Si₂ O₅（OH）₄-g-PAMPS和磁性Ni₃Si₂O₅（OH）_4-g-P4VP四种新型的纳米复合材料,考察这些纳米复合材料对水中重金属离子的吸附性能,研究其动力学、热力学、吸附平衡及再生重复利用性,初步探究其吸附机理,得到的主要研究结果如下:（1）以合成的硅酸镁纳米管为基底,γ-巯丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）为改性剂,制备了一种巯基功能化Mg₃Si₂O₅（OH）₄-SH纳米复合材料,研究其对水溶液中Hg（II）离子的吸附行为。研究结果表明:与未改性材料相比,Mg₃Si₂O₅（OH）₄-SH仍保持原介孔结构,只是孔径分布变窄、孔径变小、比表面积降低。巯基化改性能有效提升材料对Hg（II）的吸附性能,改性后吸附容量提高近3倍,为0.147mmol/g,且有更宽的pH值适应性。溶液中共存离子Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、SO₄^2-对Mg₃Si₂O₅（OH）₄-SH吸附Hg（II）的影响很小,但Cl^-影响极为显著,归因于Hg（II）与Cl^-离子间可形成络合物。Mg₃Si₂O₅（OH）₄-SH吸附Hg（II）为伪二级动力学过程,Langmuir等温吸附模型能更好地描述Mg₃Si₂O₅（OH）₄-SH的等温吸附平衡。Mg₃Si₂O₅（OH）₄-SH吸附剂可重复使用8次,再生能力可保持90%。（2）以硅酸镁纳米管为基体,先硅烷化,然后将PEI（聚乙烯亚胺）接枝到硅酸镁纳米管表面上,制得Mg₃Si₂O₅（OH）₄-g-PEI纳米复合材料。研究结果表明:改性前后Mg₃Si₂O₅（OH）₄的结构基本没有发生变化,其表面PEI聚合物层的厚度约为16nm。研究和阐述其对水溶液中Cu（II）离子的吸附行为。结果表明,PEI改性提高了材料吸附Cu（II）的容量,达0.7631mmol/g,且有更宽的pH值范围,pH为3～5之间。Mg₃Si₂O₅（OH）₄-g-PEI吸附Cu（II）的动力学符合伪一级（PFO）吸附动力学模型,Langmiur等温吸附模型能很好的拟合其吸附Cu（II）过程,其对Cu（II）离子的吸附是自发、吸热的过程,吸附热为21.29kJ/mol,升高温度有利于吸附发生。Mg₃Si₂ O₅（OH）₄-g-PEI经5次吸附-解吸循环后对Cu（II）吸附能力保持在90%以上。（3）以合成硅酸镍纳米管为基底,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为接枝物,采用ATRP法（Atom transfer radical polymerization）改性Ni₃Si₂O₅（OH）₄纳米管,得到了一种新型的Ni₃Si₂O₅（OH）₄-g-PAMPS纳米复合材料,并进一步研究了其吸附Pb（II）。研究结果表明:改性前后Ni₃Si₂O₅（OH）₄管状结构没有发生变化,其表面PAMPS聚合物刷的厚度约为8nm。随着溶液初始pH增加,其Zeta电位不断下降,而吸附Pb（II）能力快速提升,最大吸附量达0.3283 mmol·g^-1。溶液共存离子Cu（II）、Mg（II）存在下,Ni₃Si₂ O₅（OH）₄-g-PAMPS对Pb（II）的吸附展现出较好的选择性。Ni₃Si₂O₅（OH）₄-g-PAMPS吸附Pb（II）的动力学符合伪二级（PSO）动力学模型,Weber-Morris和Boyd模型分析表明颗粒内扩散和液膜扩散共同影响Pb（II）离子的吸附;Langmiur模型能很好的拟合Ni₃Si₂ O₅（OH）₄-g-PAMPS吸附Pb（II）的过程;热力学分析表明其对Pb（II）离子的吸附过程是自发、吸热的过程,吸附热为20.32 kJ/mol,与试验现象一致,升高温度有利于吸附发生。吸附机理表明Ni₃Si₂O₅（OH）₄-g-PAMPS主要是通过PAMPS链中-SO₃^-基团的氧原子与Pb（II）离子作用,发生吸附。Ni₃Si₂O₅（OH）₄-g-PAMPS经4次吸附-解吸循环后对Pb（II）吸附量保持在0.34mmol·g^-1以上,表明具有良好的再生性能和吸附稳定性。（4）采用硼氢化钠部分还原Ni₃Si₂O₅（OH）₄纳米管,4-乙烯基吡啶（4VP）为接枝物,然后采用ATRP法改性Ni₃Si₂O₅（OH）₄纳米管,得到了一种磁性Ni₃Si₂O₅（OH）_4-g-P4VP纳米复合吸附材料。研究结果表明:还原和接枝改性后得到的磁性Ni₃Si₂O₅（OH）_4-g-P4VP材料结构未发生明显变化,表面P4VP聚合刷的厚度约为5nm。溶液pH显著影响磁性Ni₃Si₂O₅（OH）₄-g-P4VP对Cr（VI）的吸附,最佳pH值在3左右,最大吸附量为1.4865mmol/g。磁性Ni₃Si₂O₅（OH）₄-g-P4VP吸附Cr（VI）离子的过程符合伪二级吸附动力学模型,Weber-Morris和Boyd模型分析表明颗粒内扩散和液膜扩散共同影响Cr（VI）离子的吸附。Freundlich、Redlich-Peterson模型能很好的拟合Cr（VI）离子在磁性Ni₃Si₂O₅（OH）₄-g-P4VP上的平衡吸附,其对Cr（VI）吸附是自发、吸热的过程,升高温度有利于吸附发生,吸附热为18.37kJ/mol。XPS分析表明,Cr（VI）和Cr（III）共存于Ni₃Si₂O₅（OH）₄-g-P4VP吸附剂表面,部分Cr（VI）阴离子在吸附过程中被还原为Cr（III）。磁性Ni₃Si₂O₅（OH）₄-g-P4VP重复使用8次后,吸附量下降不足9%,表明该材料具有良好的吸附能力和稳定性,且在外磁场作用下可实现快速分离回收和重复使用。