电镀、采矿、冶炼、燃料、电池和化业等行业常伴随着重金属污染的问题,研究表明重金属由于具有生物积累性、持久性和毒性,对生态系统有着潜在的危害。因此研究和发展重金属治理方法和技术对保障生态系统和人类健康发展具有重要的意义。天然矿物凹凸棒土由于来源广泛,潜在的成本效益和环保特点而广泛应用于重金属的吸附剂。现今对于凹凸棒石吸附重金属的研究大多数只关注对凹凸棒石的改性,并未发挥凹凸棒石固有的吸附优势。本文通过第一性原理计算从微观层面分析凹凸棒石吸附重金属的机理,为实际更好发挥凹凸棒石对重金属的吸附效果提供理论指导。首先构建优化获得了全镁凹凸棒石模型Si₁₆Mg₈O₄0（OH）₄（OH₂）₈·32H₂O,在此基础上通过原子置换得到其他不同Al含量凹凸棒石的稳定模型;其次,研究了贫铝（25 at%）、镁铝等计量比（50 at%）和富铝（75 at%）凹凸棒石对重金属Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb、Hg和Pb的体相吸附,同时考虑重金属原子置换镁铝原子和间隙掺杂两种形式,根据吸附能初步判断对不同重金属的吸附效果,分析吸附后的稳定构型、电子态密度和差分电荷深入探究了重金属与凹凸棒石的作用机理,并对不同Al含量体系进行Bader电荷分析,并依据体系中O原子的外层电子是否排满分析了铝含量对重金属吸附的影响;最后,以贫铝（25 at%）凹凸棒石为例,研究了10种重金属的表面吸附性能,通过计算得出了对应的表面吸附能,可视化表面稳定后的空间构型研究了重金属被吸附后的化学环境,态密度分析确定了原子成键情况,差分电荷和Bader电荷分别定性定量分析了吸附体系的电荷转移情况。本研究发现最稳定的凹凸棒石镁铝含量接近,凹凸棒石铝含量较小时容易间隙掺杂吸附重金属。凹凸棒石铝含量为25 at%时,容易吸附Cr、Mn、Cu、Ni、Cd和Pb,最难吸附As。吸附体系中主要依靠重金属与O原子结合成键趋于稳定。当凹凸棒石Al含量增加,重金属与O原子作用减弱使吸附效果降低。表面吸附能说明25 at%Al凹凸棒石表面容易吸附重金属Cr、Cu、As和Sb,很难吸附Cd、Mn。