随着采矿、电子、化工、机械制造等工业不断发展,含铊废水不达标排放导致环境受到污染,铊污染突发事件时有发生,严重威胁生态安全与人类健康。同时,随着工业废水和生活污水的排放量增加,污水处理产生的污泥也逐渐增多。亟需寻求简单且有效的方式解决剩余污泥大量存在、资源化程度低的问题。聚羟基铁（FeOOH）与土壤矿物的相互作用普遍存在,利用两者形成的复合材料解决铊重金属污染和污泥资源化问题,不仅扩展了土壤矿物的应用范围,也对环境污染治理具有重要意义。本论文主要研究结论如下:1.聚羟基铁-二氧化锰复合材料对铊的去除研究:（1）SEM、TEM、XRD、FTIR和Raman均证明FeOOH已经成功地交联到二氧化锰上形成复合材料。二氧化锰和聚羟基铁-二氧化锰复合材料的比表面积分别为116和191m²·g^-1,说明二氧化锰表面交联了FeOOH小颗粒,使得比表面积增大、更多的活性位点暴露,有利于对目标污染物的固定去除;（2）静态吸附实验表明,二氧化锰和聚羟基铁-二氧化锰复合材料对Tl（Ⅰ）的去除在4min内可达到平衡。吸附动力力学均符合准二级动力学模型,说明反应过程同时存在吸附作用和化学反应。两种材料对Tl（I）的吸附均较符合Langmuir模型,聚羟基铁-二氧化锰复合材料(450 mg·g^-1)的最大吸附量远高于二氧化锰(203 mg·g^-1),说明复合材料对Tl（I）的亲和力较高;（3）相同pH下,聚羟基铁-二氧化锰复合材料的吸附量均高于二氧化锰,同时复合材料在中性pH下吸附量达到最高。共存离子影响实验证明聚羟基铁-二氧化锰复合材料对Tl（I）具有强选择性;（4）聚羟基铁-二氧化锰复合材料对Tl（I）的吸附机理主要包括静电吸附、氢键和氧化反应。Tl（Ⅰ）与复合材料的氢键作用形成了Fe-O-Tl和Mn-O-Tl,在与Tl（Ⅰ）反应后的聚羟基铁-二氧化锰复合材料上发现Tl（I）和Tl（III）特征峰,Tl（I）被氧化为Tl（III）,表明去除过程中发生了氧化反应;（5）在聚羟基铁-二氧化锰复合材料体系中,当pH大于6时,Tl（I）的平衡浓度低于饮用水标准(0.1μg·L^-1),同时在pH大于5时,Mn和Fe的溶出量在饮用水标准以下,证明了利用聚羟基铁-二氧化锰复合材料深度处理Tl（I）污染的安全性与可行性;（6）聚羟基铁-二氧化锰复合材料可再生利用性优良,作为深度处理含铊污染废水具有较好的应用前景。2.聚羟基铁柱撑蒙脱石模板法制备污泥基三维多孔碳/类石墨烯材料（Fe-Mt-SS-C）及其氧还原性能研究:（1）Fe-Mt-SS-C由纳米碳薄片和颗粒碳组成,比表面积高达784.46m²·g^-1,且具有微孔、中孔和大孔的多孔结构和较高的石墨化程度、大量的缺陷原子;（2）热解过程充分利用污泥中的C、N和Fe等有利于氧化还原反应的元素,将其转化为多原子掺杂的碳材料;（3）Fe-Mt-SS-C具有优异的氧还原反应（ORR）活性,它的起始电位（0.03V）和半波电位（-0.09V）均优于商业的Pt/C（20wt%）;（4）聚羟基铁柱撑蒙脱石的模板效应一方面可以充分利用污泥中的碳、氮、铁,另一方面酸洗去除柱撑蒙脱石中的硅氧化物,可得到三维多孔结构,提供更多的吸附位点和利于电子转移的结构,增强了材料的ORR)活性;（5）Fe-Mt-SS-C具有优异的耐久性和抗甲醇特性,在作为碱性燃料电池阴极材料方面的应用前景广阔。