随着科技与工业的不断进步,工业生产中持续产生的含铅、镉重金属污水也与日俱增,直接威胁到生态环境与人类健康。伊利石是储量丰富、易获取的廉价矿石,是新时代极具利用价值的环境友好材料。但由于伊利石本身较低的对重金属离子的吸附能力和对吸附环境的苛刻要求,导致以伊利石作为矿物吸附材料应用于工业中的途径受到限制。若通过焙烧活化、碱热熔等方法对伊利石进行改性,提高其重金属离子的吸附性能,改善有效吸附条件,将有助于伊利石的工业应用,极大提高廉价矿石的附加价值。伊利石与硅灰石、石膏、石灰石和白云石以1:1:1:12:3的摩尔比例掺混,组成伊利石-硫酸盐-硅酸盐-碳酸盐矿物体系,再经过焙烧-水热两步改性。对焙烧时间、焙烧温度、水热时间、水热温度、陈化时间和液固比条件进行试验,得出最优焙烧-水热条件是:焙烧时间1 h,焙烧温度1000℃,水热时间4 h,水热温度150℃,陈化时间18 h,液固比10。XRF与实验确定材料SiO2占比40.77%,CaO占比38.40%,pH为9.39,CEC达到107.2 cmol kg-1。采用XRD、SEM、FTIR、BET和激光粒径分析可知最终制备材料为杆沸石、水钙沸石、石膏、石英和钙铝黄长石的新型沸石相复合吸附材料,比表面积23.67m~2 g-1,孔容为0.041 cm~3 g-1,明显高于伊利石原料和焙烧中间体,平均孔径6.54 nm,平均粒径3.017μm,属亚纳米级材料,氮气吸附-脱附曲线表明合成材料为介孔型材料。考察吸附时间、溶液初始pH值和吸附剂剂量对吸附率的影响,研究共存离子和温度对吸附Cd2+和Pb2+的影响以此了解沸石相复合材料的吸附性能。结果表明25℃时吸附最佳条件为剂量3 g L-1、pH=4、吸附时间60 min,材料对Cd2+和Pb2+吸附率达98.91%和99.87%,最大吸附量为83.09 mg g-1和286.430 mg g-1,共存阳离子K+、Na+、Ca2+、Mg2+的存在都会抑制吸附行为,抑制幅度为Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+。解吸临界点pH=0.5,经过四次解吸循环使用后对Cd2+和Pb2+的吸附能力降至73.97%和75.82%。平衡数据拟合符合Freundlich等温线中,动力学数据符合伪二级动力学模型。热力学研究表明,吸附行为在25℃-55℃下是可行、吸热和自发的。结合热力学、动力学拟合结果,采用SEM和XPS分析吸附Cd2+、Pb2+前后材料表征变化,确定对水体Cd2+、Pb2+的主要吸附机制是Ca2+、Mg2+与重金属离子间发生的离子交换,其次是吸附作用与表面沉淀。