随着工业化和现代化的快速发展,重金属水污染日益严重,但如Cu、Ni、Co等重金属是属于有价值的高需求金属;尽管去除废水中的重金属是人们关注的环境保护问题,但能回收并利用废水中的重金属也是绿色循环经济的必然要求。本研究通过悬浮固化法制备NaOH或KOH激发矿渣基地聚物微球吸附剂（NaOH-SGS或KOH-SGS）,构建了“地聚物—吸附剂—催化剂”、“回收重金属—水污染处理—大气污染处理”的地聚物应用体系,解决了目前吸附剂存在的难回收与二次环境污染的问题,提出了一种保护环境且同时回收利用重金属的研究思路。主要结论如下:（1）获得了悬浮固化法制备NaOH或KOH激发矿渣基地聚物微球吸附剂（NaOH-SGS或KOH-SGS）对Cu（Ⅱ）或Co（Ⅱ）最佳吸附量的配方。当C₀=300 mg/L、0.15 g/100 m L、25℃、p H=5时,NaOH-SGS吸附Cu（Ⅱ）的最佳基础配方为:n（Na₂O）/n（Al₂O₃）=1.5,n（H₂O）/n（Na₂O）=18。当C₀=200mg/L、0.04 g/100 m L、25℃、p H=7时,MOH-SGS（M=Na、K）吸附Co（Ⅱ）的最佳基础配方均为:n（M₂O）/n（Al₂O₃）=1.5,n（H₂O）/n（M₂O）=18。KOH-SGS与NaOH-SGS对Co（Ⅱ）的吸附能力具有明显的差异。（2）详细地考察NaOH-SGS对Cu（Ⅱ）的吸附性能。NaOH-SGS具有良好的吸附能力(Q_Cu=335.43 mg/g),优于目前文献报道的其它地聚物材料。NaOH-SGS对Cu（Ⅱ）吸附过程是自发、吸热的优惠吸附,并主要由外边界层扩散控制。它主要符合准二级动力学、Langmuir等温模型。同时,NaOH-SGS对Cu（Ⅱ）吸附过程中比表面积变化的过程是一种重金属自生长的吸附过程。通过煅烧已吸附Cu（Ⅱ）的NaOH-SGS（NaOH-SGS-Cu-calcined）制得负载型催化剂并应用于催化CO还原NO的反应体系中。在常压、350°C下具有良好的催化活性,即NO转化率(X_NO)为91.96%和N₂选择性(S_N2)为78.15%。（3）详细地考察了NaOH-SGS对Ni（Ⅱ）的吸附性能。NaOH-SGS具有良好的吸附能力(Q_Ni=414.38 mg/g),优于其它文献报道的地聚物材料。同时,提出了NaOH-SGS吸附Ni（Ⅱ）的重金属自生长的过程机理。NaOH-SGS吸附Ni（Ⅱ）后（NaOH-SGS-Ni）运用于CO₂加氢甲烷化催化反应体系。尽管CO₂转化率(X_CO2,99.54%)和CH₄选择性(S_CH4,99.50%)的最佳温度为300oC,但催化剂在常压、低温（100oC）下表现优异的催化活性,即X_CO2为99.48%和S_CH4为98.20%。（4）详细研究了NaOH-SGS对Cu（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Co（Ⅱ）的竞争吸附行为。在单元重金属体系中,NaOH-SGS具有高吸附能力(Q_Cu（311.21 mg/g）、Q_Ni（191.17 mg/g）和Q_Co（101.02 mg/g）)。不论是在单元还是多元重金属体系,其吸附能力顺序为:Cu（II）>Ni（II）>Co（II）。二元重金属体系中的吸附量低于单元重金属体系中的吸附量。在单元重金属体系中,吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir模型。对于Cu Ni和Cu Co体系,吸附过程符合准二级动力学;但对于Ni Co体系,吸附过程符合准一级动力学。所有二元重金属体系均符合修正的Langmuir模型。吸附后NaOH-SGS的比表面积的变化过程属于重金属自生长吸附过程。Cu、Ni和Co的原子轨道能量和电子自旋态、NaOH-SGS与重金属（本研究中的Cu（II）、Ni（II）或Co（II））之间的结构契合度,Cu（II）、Ni（II）或Co（II）原子半径、电负性和键价参数R₀等可适当地解释Cu（II）、Ni（II）或Co（II）在NaOH-SGS上竞争性吸附机理。吸附金属后的NaOH-SGS标记为NaOH-SGS-M,其中M=Cu、Ni、Co、Cu Ni、Cu Co、Ni Co、Cu Ni Co。通过煅烧NaOH-SGS-M后得到的样品应用于催化CO还原NO的反应体系中。在350℃时,NaOH-SGS-Cu-calcined催化CO还原NO的X_NO和S_N2分别达到91.96%和78.15%。在650-700℃时,煅烧后的NaOH-SGS-Ni、NaOH-SGS-Cu Ni、NaOH-SGS-Cu Co和NaOH-SGS-Cu Ni Co的催化活性都达到近100%的转化率和选择性。（5）系统研究了NaOH-SGS和KOH-SGS对Co（II）的吸附量的明显差异(Q_e,NaOH-SGS=91.21 mg/g、Q_e,KOH-SGS=192.31 mg/g)。在NaOH-SGS和KOH-SGS吸附Co（II）后的比表面积的变化过程是一种重金属自生长吸附过程。K和Na的水合离子半径、K⁺和Na⁺的碱度、NaOH-SGS和KOH-SGS表面的Zeta电位、吸附前后的比表面积、在FT-IR中CO₃^2-的变化、XPS分析都能很好地解释存在这种明显差异的原因。通过煅烧已吸附Co（II）的KOH-SGS（KOH-SGS-Co-calcined）得到催化剂并应用于催化CO还原NO的反应体系中。在700℃时,KOH-SGS-Co-calcined的催化活性即X_NO、S_N2、Y_N2（分别对应于12.3%、100%和12.3%）比NaOH-SGS-Co-calcined的催化活性(X_NO=6.85%、S_N2=97.02%和Y_N2=6.65%)高近一倍。（6）通过响应面优化（Response Surface Methodology,RSM）来模拟优化KOH-SGS吸附Co（Ⅱ）的吸附条件。其拟合度好,R²=0.9931。且KOH-SGS具有良好的吸附能力(Q_Co=211.26 mg/g),优于其它文献报道的地聚物材料。KOH-SGS对Co（Ⅱ）后比表面积的变化过程是一种重金属自生长的吸附过程。KOH-SGS对Co（Ⅱ）吸附过程是自发的、吸热的优惠吸附,且它主要由外边界层扩散控制并符合准二级动力学、Langmuir等温模型。为了回收钴,已吸附Co（Ⅱ）的KOH-SGS（KOH-SGS-Co）作为催化剂,并应用于CO₂甲烷化的催化反应。其CO₂加氢的催化活性(X_CO2=57.63%)比其催化还原NO的催化活性(X_NO=12.3%)好。