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本文分别合成了不同氧化度的酸性水钠锰矿(简称H系列),对其吸附Pb2+,Cd2+过程中阳离子的释放总量进行了比较分析,并将氧化度为4.0的样品(HB0)作为前驱物,经不同浓度Mn2+,Zn2+离子的处理得到一系列的产物(分别简称为M和Z系列)。对以上矿物应用X-射线衍射仪(XRD)、红外(IR)、透射电镜(TEM)等分析方法,系统地研究了它们的结构特征、氧化度变化,表面电荷性质以及对Pb2+的吸附特性。取得的主要结果有:1.H系列水钠锰矿对重金属Pb,Cd的等温吸附能力的比较(1)H系列氧化度在3.67-4.0之间,电荷零点(PZC)均在1.3-2.2之间。它们的外表面积随氧化度的减小而增大。X-射线衍射(XRD)分析表明,它们均为单相酸性水钠锰矿。(2)H系列对铅的的吸附能力强于对镉的吸附。遵循氧化度越大,铅、镉的最大吸附量越大的规律。(3)Mn2+、H+、K+最大释放总量与金属离子的吸附量呈正相关。2.M和Z系列处理的水钠锰矿对铅的吸附(1)X-射线衍射(XRD)图谱红外(IR)图谱分析表明,M、Z系列均为单相酸性水钠锰矿。透射电镜(TEM)结果表明酸性水钠锰矿并未因加入Mn2+、Zn2+而表观形貌发生改变。(2)M系列的氧化度范围在3.75-3.85之间,随着Mn2+加入浓度的增加而减小,Z系列氧化度随Zn2+加入浓度的增加与未处理的相差不大。(3)M系列的PZC值在1.41-2.35之间,Z系列的PZC值在3.4-3.7之间,它们与未处理的HB0相比均增大,其中Z系列增大幅度远大于M系列。这表明Mn2+和Zn2+的吸附增加了水钠锰矿表面的可变正电荷,且Z系列增加的更多。(4)M系列随加入Mn浓度的增加,其外表面积增大。(5)M系列锰氧化度与其晶体d110面网间距呈极显著负相关,表明Mn2+可能部分地直接进入到八面体空穴中,填充空穴或者Mn2+与Mn4+发生氧化还原反应生成2个Mn3+,进入并填充其空穴。(6)M系列矿物对铅的吸附同样遵循氧化度越高,铅的最大吸附量越大的规律。相同浓度的不同离子处理后的样品对铅的吸附表现为Z系列>M系列,这与Mn2+、Zn2+离子吸附的竞争能力大小顺序相反,表明M系列处理减少了其氧化度,并降低了样品的八面体空穴含量,从而减少了其铅的吸附量。Z系列吸附Pb与残留的Zn(加入的Zn扣除释放的Zn)之和与未经M和Z系列处理的HB0吸附Pb的量数值上接近,而M系列吸附Pb与残留的Mn之和远小于HB0吸附Pb的量。HB0矿物在Pb吸附的过程中基本没有Mn2+的释放,而M系列吸附过程中,Mn2+的释放量随氧化度的减小而增大,但其释放量远小于参加反应的Mn2+的数量。也表明Mn离子一部分被吸附,另一部分可能进入品格,填充晶格中的八面体空穴,成为矿物晶格中的锰氧八面体,这种矿物亚结构性质的变化,既降低了锰氧化度,也减少了八面体空穴数量,使水钠锰矿对Pb2+的吸附量减小。