近年来,工业的不断发展令人民的生活水平稳步增长,但随着人类生产活动的增加及管理不当,水体中重金属和染料等污染物已对环境和人类健康造成了严重威胁。目前吸附法仍是水污染处理技术中较为实用的方法,研发资源丰富、廉价、易制备且具有优良性能的吸附材料是该领域热门的研究方向之一。铝酸盐MAl₂O₄具有热稳定性高、表面酸度低、耐腐蚀等优异性能,在催化、电子、光学和材料等领域有着广泛的应用前景,但将其用于吸附方面的研究较少。本论文合成了铝酸盐改性材料NiAl₂O₄-NH₂和CuAl₂O₄-EDTA,并将其应用到水中重金属离子和有机染料的吸附去除研究中。基本研究工作归纳如下:以Ni（NO₃）₂·6H₂O和Al（NO₃）₃·9H₂O为金属源、尿素为改性剂,采用无模板水热法及后续退火过程合成了三维银耳状NiAl₂O₄-NH₂吸附剂,并研究了其对Pb²⁺,Cr³⁺,Cd²⁺,Cu²⁺,Co²⁺,Zn²⁺以及甲基蓝,刚果红的吸附性能。最佳实验条件下,该材料对上述6种金属离子和2种阴离子染料吸附去除效率分别为92.42%,96.53%,96.78%,95.37%,75.17%,99.80%和95.3%,98.8%。吸附过程可用Langmuir吸附等温模型进行描述。Pb²⁺,Cr³⁺,Cd²⁺,Cu²⁺,Co²⁺,Zn²⁺,甲基蓝,刚果红的吸附容量分别可达97.63 mg·g^-1,99.53 mg·g^-1,28.22mg·g^-1,118.86 mg·g^-1,22.71 mg·g^-1,43.38 mg·g^-1,163.10 mg·g^-1,144.68 mg·g^-1。NiAl₂O₄-NH₂对重金属离子和染料的吸附遵循准二级动力学模型,每一种目标物60 min内均可达到吸附平衡。吸附过程同时受到表面吸附和颗粒内扩散这两种作用控制,其中表面吸附占主要地位。运用吸附材料自身的等电点及吸附前后红外光谱的变化揭示了吸附机理:通过螯合作用和离子交换对金属离子产生吸附,对于甲基蓝、刚果红的吸附则通过氢键和静电作用。连续吸附实验表明先吸附六种金属离子的吸附剂经洗涤、干燥后再用来吸附染料,几乎并未影响其对甲基蓝和刚果红的吸附效率,反之亦然。以Cu（NO₃）₂·3H₂O、Al（NO₃）₃·9H₂O、尿素和氟化铵为原料,通过水热法合成了CuAl₂O₄并采用低温水浴法将EDTA修饰到其表面,制备了块状的CuAl₂O₄-EDTA吸附剂。考察了单组分金属离子体系、单组分染料体系及金属离子-染料混合体系中该吸附剂对Pb²⁺,Cr³⁺,Cd²⁺及孔雀石绿、甲苯胺蓝的吸附性能。实验结果表明该吸附剂对五种目标污染物均可展现出优异的吸附性能,在pH=5时,室温下震荡30 min均可达到80%以上的吸附,饱和吸附容量分别为105.34 mg·g^-1,117.64 mg·g^-1,44.10 mg·g^-1和145.00 mg·g^-1,160.85 mg·g^-1。吸附过程可用Langmuir单分子层等温吸附模型及准二级动力学模型进行描述。Weber-Morris模型拟合结果表明控速步骤为表面吸附和颗粒内扩散,其中表面吸附起主要作用。该吸附剂对重金属离子和染料的作用位点不同:吸附重金属离子是通过材料表面官能团的螯合作用;染料则是通过静电作用实现吸附。故在连续吸附实验和金属-染料混合体系共吸附实验中重金属离子和染料的吸附并没有相互干扰。