重金属废水污染成为日益突出的环境问题。开发新型高效吸附剂材料是处理重金属废水的研究热点。羟基磷灰石（HAP）可有效吸附废水中重金属,生物可溶性好,无二次污染且来源广,是目前研究最热的新型环境功能材料之一。本文利用Mg²⁺掺杂改性合成制备了具有良好性能的镁掺杂羟基磷灰石,考察不同镁掺杂量对去除Pb²⁺、Cu²⁺性能的影响,采用SEM、BET、FITR、XRD、XPS对镁掺杂改性羟基磷灰石表征。并进行吸附热力学和动力学分析,分析探究MHAP吸附机理。主要研究结果如下:（1）采用溶胶凝胶法合成羟基磷灰石试验,分析了煅烧温度、溶液pH以及陈化温度对制备出的羟基磷灰石吸附Cu²⁺、Pb²⁺性能的影响。结果表明,HAP的最佳制备条件为煅烧温度为300℃、pH=10、陈化温度为70℃。煅烧温度会影响合成HAP的吸附性能。当煅烧温度大于300℃时,对Pb²⁺、Cu²⁺吸附量开始急剧降低,这主要是由HAP分解产生杂质所致。（2）以Mg²⁺替代Ca²⁺技术进行HAP改性试验,合成不同Mg掺杂量羟基磷灰石0.25MHAP、0.5MHAP、0.75MHAP、MHAP（简称为MHAPs）,结果发现镁离子的引入可降低磷灰石的粒径、孔径,增大比表面积。随着镁离子的增加,比表面积逐渐增大;Mg/Ca替代比例为100%的MHAP与未改性HAP相比,比表面积从22.77m2/g增加至50.72m2/g。BET粒径从26.36nm降至11.83nm。镁离子掺杂还可以增加表面活性基团—OH。掺杂比例为100%是镁掺杂改性MHAPs最佳比例。（3）研究了不同镁掺杂量改性羟基磷灰石MHAPs对Cu²⁺、Pb²⁺吸附的行为。结果发现,掺杂比例为100%制备出MHAP对Cu²⁺、Pb²⁺的饱和吸附量最大,在303K下qe分别为337.98mg/g、2180.3mg/g。与未改性HAP相比,分别增加了213.64mg/g和1470mg/g。MHAP对Pb²⁺的吸附能力比Cu²⁺强。当初始浓度低于500mg/L时,MHAP对Cu²⁺吸附效率可保持在94%以上,而对Pb²⁺的去除率为100%。pH值对吸附的影响主要取决于重金属离子在pH下的组分分布。增大pH值可提高MHAPs对重金属离子吸附能力,主要是Cu²⁺、Pb²⁺的水解作用随着pH值的提高而增强所致。MHAP对Cu²⁺、Pb²⁺的吸附行为可自发进行,属于吸热反应,温度的增加有利于提高吸附容量,符合Langmuir等温式和伪二级吸附动力学模型。（4）室温条件下的Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺吸附竞争试验表明,初始浓度为20mmol/L,MHAP单一处理Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺时吸附容量为9.5mmol/g、5.82mmol/g、5.0mmol/g。在低浓度时,三种离子吸附行为竞争很弱,竞争性随着初始浓度的增加而增强。三种离子共存时,较单一Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺存在时吸附量分别下降了28.43%,52.11%和49.97%,说明Cu²⁺与Zn²⁺存在强烈的竞争。MHAP在Pb²⁺与Cu²⁺共存、Pb²⁺与共存和Pb²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺共存的三种条件下对Pb²⁺的吸附能力分别比单一Pb²⁺时降低25%、15.6%和25.9%,而MHAP吸附重金属总量在12mmol/L。（5）分析对比MHAP吸附金属离子前后的表面形态、化学组成以及吸附质的变化。结果发现,MHAP吸附Cu²⁺、Pb²⁺的机理不同。MHAP去除Pb²⁺主要是通过溶解沉淀作用,产生沉淀有两种途径,一种是与PO₄^3-直接生成Pb₉（PO₄）₆,另一种是在-OH作用下形成Pb₁₀（PO₄）₆（OH）₂。由化学计量值可知前者PO₄^3-利用效率略低。MHAP增强对Pb²⁺的去除作用主要是通过镁离子的掺杂增大比表面积、提高表面官能团PO43-和-OH的数量和利用效率。MHAP去除Cu²⁺的作用主要是表面吸附、微孔吸附和表面络合,-OH与Cu²⁺的络合键低于化学键力,这可能是MHAP对Cu²⁺吸附能力低于Pb²⁺的原因。