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煤矸石是煤炭开采、洗选过程排放的固体废物,其大量堆积会对生态环境产生危害,因Al2O3和SiO2为其主要化学成分,可作为合成沸石分子筛原料。本文以陕西省白水煤矿的煤矸石为原料,制备出表面形貌完整的NaX型沸石分子筛。将所制备的NaX型沸石用作吸附剂,探讨了其对Cd2+、Cr3+Cu2+三种重金属离子在单元系统、双元系统、三元系统中的吸附过程。因六价铬的毒性比三价铬大很多,所以本文探讨了矸石基沸石及其改性沸石对Cr(Ⅵ)的吸附性能。共研究了三种不同试剂对矸石基NaX型沸石的改性方法及改性后沸石的吸附条件和机制,并用扫描电镜对沸石改性前后的形貌进行了表征。每个吸附过程都与等温吸附模型和吸附动力学模型进行拟合。通过上述研究工作得出结论如下：(1)煤矸石经破碎-粉磨-酸浸-洗涤-干燥-碱熔-陈化-晶化等过程合成出了表面形貌完整的NaX型沸石分子筛。其中碱熔配比为煤矸石：NaOH=1:1.2,碱熔温度为650℃陈化时间为6 h,晶化温度为110℃,时间为12 h。(2)矸石基NaX型沸石对Cd2+、Cu2+和Cr3+的吸附单因素影响实验中,最佳初始pH值为4,沸石添加量为0.15 g,随着初始浓度的增加,沸石对三种重金属离子的单位吸附量均有不同程度的增加,而去除率则逐渐减少。沸石对Cr3+的吸附无论在单元系统还是多元系统,都60 min后达到吸附平衡。而沸石对Cd2+和Cu2+的吸附在单元系统和无Cr3+参加的系统中都能在5～10分钟后达到吸附平衡,有Cr3+参加的系统中则是60 min后达到吸附平衡。(3)表征结果显示,经氯化铝和十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)改性的矸石基沸石的晶型并没有发生大的变化,改性后沸石的体积都比改性前略有扩大,且表面都附着了改性剂。经硫酸亚铁改性的矸石基沸石其晶型被破坏。(4)改性前矸石基NaX型沸石对Cr(Ⅵ)的吸附效果在pH为8时最佳,但吸附率并不高。(5)不同改性剂的最佳改性条件分别为：硫酸亚铁改性沸石的最佳改性浓度为0.3 mol/L,改性时间为2h；氯化铝改性沸石的最佳改性浓度为20%,最佳改性时间为4 h；十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)改性沸石的最佳改性浓度为0.5%,最佳改性时间为2 h。(6)通过探讨不同改性沸石吸附过程的影响因素,得到：三种改性沸石中,硫酸亚铁改性沸石的最佳吸附初始pH值为4,氯化铝改性沸石和十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)改性沸石的最佳吸附初始pH值为2。三种改性沸石对Cr(Ⅵ)的去除率随初始浓度的升高而降低；其单位吸附量则随初始浓度升高而增加。同等初始浓度和体积下,在实际应用中改性沸石的用量需大于0.25 g方能达到无害效果。经实验验证,三种改性沸石均能在120 min达到吸附平衡。(7)通过模型拟合发现,所有的单元系统吸附过程都符合Langmuir等温吸附模型和伪二级动力学吸附模型,多元系统中矸石基NaX型沸石对三种重金属离子的等温吸附更符合扩展的Langmuir模型。(8)通过比较不同的吸附剂在各自最佳pH值以及相同的其他吸附条件下对Cr(Ⅵ)的吸附效果得出,经不同方法改性后,矸石基NaX型沸石对Cr(Ⅵ)的吸附效果均有不同程度提高,其中有机改性沸石的去除效果最好。