稀土是改造传统产业、发展新兴产业及国防科技工业不可或缺的关键元素,也是不可再生的重要战略资源。生物吸附技术是环境领域近年来发展迅速的废水处理技术,其在处理低浓度稀土离子废水的过程中凸显出重要研究价值,是处理稀土废水的一种有效途径。生物吸附剂大致可分为三种类型:细菌、酵母、藻类,传统工艺通常使用这三种生物吸附剂处理重金属离子,本文将藻种培养制得的螺旋藻（蓝细菌）作为生物吸附剂,同时,以Er³⁺、Pr³⁺和Yb³⁺作为靶离子,通过探索吸附过程和研究吸附剂机理达到解决低浓度废水的排放问题。螺旋藻作为一种培养技术成熟、培育成本低、可重复培育的优质材料。通过对螺旋藻材料性能和吸附性能的基础研究,设计出了可批量处理、操作简单、成本低廉的稀土矿山离子废水回收处理技术。扫描电镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）等分析手段用于生物吸附剂螺旋藻的分析和表征;实验通过溶液的初始pH值、生物吸附剂螺旋藻的剂量、初始目标离子浓度、吸附时间、各种目标离子共存等条件,对吸附模拟矿山废水中的Er³⁺、Pr³⁺和Yb³⁺吸附过程的影响进行研究,最后考察酸对螺旋藻吸附稀土离子之后解吸附的应用;实验得到的数据利用Freundlich,Langmuir,Redlich-Peterson和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型,拟合了伪一级、伪二级、Elovich方程和粒子内扩散动力学模型,探讨了螺旋藻吸附Er³⁺、Pr³⁺和Yb³⁺的机理。（1）通过对螺旋藻的吸附实验发现,螺旋藻吸附Er³⁺,Pr³⁺,Yb³⁺的最佳pH值为5.0。螺旋藻的最佳用量为2.0 g/L（50 mL）,此时螺旋藻对Er³⁺,Pr³⁺,Yb³⁺具有较高的吸附效率。螺旋藻对Er³⁺,Pr³⁺,Yb³⁺的吸附过程都是以快速吸附过程发生的,其中螺旋藻在对Er³⁺,Pr³⁺,Yb³⁺的吸附过程中,吸附速率在前30分钟很快,可达到总吸附量的75%以上,然后吸附速率的增长速度减慢,吸附效率值在30分钟后变得稳定,反应在60分钟后曲线基本不变。（2）实验结果表明,螺旋藻对Er³⁺,Pr³⁺,Yb³⁺的吸附过程符合Freundlich,Langmuir,Redlich-Peterson和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型,根据相关系数可以得到Langmuir方程（R²>0.9）能很好的拟合实验数据。其吸附能力依次为:Er³⁺>Yb³⁺>Pr³⁺。螺旋藻吸附Er³⁺,Pr³⁺,Yb³⁺的吸附自由能大小依次为Pr³⁺>Yb³⁺>Er³⁺,两者都大于8 kJ/mol,这意味着吸附过程是化学吸附。依据吸附热力学参数,螺旋藻吸附稀土离子的过程是一个自发过程,自发程度如下:Yb³⁺>Pr³⁺>Er³⁺,且吸附过程均为吸热过程。（3）螺旋藻对Er³⁺,Pr³⁺,Yb³⁺的吸附动力学过程与伪一级、伪二级、Elovich方程和颗粒内扩散动力学模型都可以进行拟合。根据相关系数,可以得到伪二级动力学模型（R²>0.99）十分完美的拟合实验数据。（4）通过对吸附前后的SEM与EDX分析可以得出,螺旋藻吸附Er³⁺,Pr³⁺,Yb³⁺的过程中,元素含量已经发生变化,并且可以知道生物吸附过程发生了阳离子交换吸附。比较螺旋藻吸附Er³⁺,Pr³⁺,Yb³⁺前后FT-IR可以发现,峰形的变化表示对应官能团参加了吸附过程。进一步发现,通过XPS分析元素的变化,发现官能团在吸附过程中参与反应。解吸附实验表明,HNO₃可以回收稀土离子。以上结果表明螺旋藻是一种高效,优质,简单,低成本的生物吸附材料,其中对Er³的吸附去除率可以达到90.73%吸附效果极佳,且吸附Pr³⁺和Yb³⁺的吸附效率均在75%以上,可以有效的对矿山废水中Er³⁺,Pr³⁺,Yb³⁺的处理与回收。