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重金属由于毒性作用大、难降解并易在生物体内蓄积,构成对生态环境的极大危害。吸附法是一种环境友好、易于操作的环境治理技术,被广泛应用于重金属等污染物治理中。海泡石作为一种天然黏土矿物,其储量大、价格低,具有良好的吸附和离子交换性能,是理想的环境吸附剂之一。利用海泡石独特的链层状结构,开发吸附环境中重金属性能优良的改性海泡石吸附剂,对重金属污染治理和开发高附加值的海泡石产品具有重要意义。本论文在评述原始海泡石性质与结构特征、改性海泡石应用于重金属污染控制的基础上,考察了原始海泡石吸附重金属镉离子Cd(Ⅱ)的性能,并与另一种链层状黏土矿物坡缕石对比分析了吸附性能和矿物结构的差异;采用熔盐法制备了碱刻蚀海泡石,测试了碱刻蚀海泡石吸附Cd(Ⅱ)的性能、分析了吸附机理并评价了循环使用效果;进一步探究了碱刻蚀海泡石对Cd(Ⅱ)和磷酸盐P(Ⅴ)二元体系的吸附性能与机理。主要研究结果如下:(1)原始海泡石对Cd(Ⅱ)的吸附量(18.63 mg/g)高于坡缕石(12.99 mg/g)。原始海泡石对Cd(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学方程。X射线电子衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面测定(BET)和固体核磁表征显示,海泡石结构单元中的八面体片数量多于坡缕石结构单元,使得海泡石比坡缕石拥有更大的比表面积和更多的表面羟基;原始海泡石吸附Cd(Ⅱ)的吸附机制为Cd(Ⅱ)与海泡石表面硅羟基形成络合物。(2)采用熔盐法制备了碱刻蚀海泡石,确定了制备碱刻蚀海泡石的最佳条件。最佳粉末比例为海泡石∶碳酸钠∶硝酸钠=1:0.7:5.0;最佳的煅烧时间为2 h,最佳煅烧温度为350℃。采用XRD、BET、FTIR及固体核磁对碱刻蚀海泡石的结构特征表征结果表明,熔盐法改性在海泡石表面形成了缺陷和断面,增大了海泡石的比表面积。吸附实验表明,碱刻蚀海泡石对Cd(Ⅱ)的吸附量是33.30 mg/g,比原始海泡石吸附量增加了44%。吸附-解吸循环3次后,碱刻蚀海泡石对Cd(Ⅱ)碱刻蚀海泡石对Cd(Ⅱ)吸附容量未明显下降,说明碱刻蚀海泡石的吸附再生性能良好。(3)在Cd(Ⅱ)和磷酸盐P(Ⅴ)的二元体系中,碱刻蚀海泡石对Cd(Ⅱ)和P(Ⅴ)的吸附量均高于Cd(Ⅱ)或P(Ⅴ)单一体系。吸附动力学实验表明,P(Ⅴ)的存在缩短了Cd(Ⅱ)的平衡吸附时间。二元体系p H影响实验表明,在低p H下仍存在少量的Cd(Ⅱ)被吸附,说明P(Ⅴ)的吸附为Cd(Ⅱ)提供了吸附位点。XPS结果表明,在二元体系中,碱刻蚀海泡石的Si-OH可通过配体交换作用吸附Cd(Ⅱ)与P(Ⅴ);相较于单一体系,二元体系Cd(Ⅱ)的结合能产生了明显变化,说明除配体交换作用外,Cd(Ⅱ)还可以通过与P(Ⅴ)在碱刻蚀海泡石表面形成三元络合物而被吸附。