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针对常规除氟滤料容量低的问题，本文研究了一系列掺杂羟基磷灰石除氟滤料的制备、结构及其除氟性能，采用Ca(NO3)2·4H2O为钙源，H3PO4为磷源，Al(NO3)3·9H2O为铝源，Mg(NO3)2·6H2O为镁源，NH4HCO3为碳源，利用溶胶-凝胶法分别合成了铝掺杂羟基磷灰石滤料(Al-HAP)、镁掺杂羟基磷灰石滤料(Mg-HAP)和碳掺杂羟基磷灰石滤料(C-HAP)，利用 FTIR、XRD、BET、SEM-EDS等手段对材料的结构进行了表征，阐述了结构与除氟性能的关系，并提出了掺杂羟基磷灰石滤料可能的除氟机理。 1、制备的优化条件为：Al-HAP滤料是铝钙比为0.03，铝钙磷混合摩尔比为1.4，反应温度为30oC，陈化时间为0 min；Mg-HAP滤料是镁钙比为0.1，镁钙磷混合摩尔比为1.5，反应温度为30oC，陈化时间为60 min；C-HAP滤料是碳磷比为0.06，钙碳磷混合摩尔比为1.3~1.4，反应温度为25oC，陈化时间为0 min。 2、通过静态吸附实验考察了掺杂羟基磷灰石滤料的除氟性能。研究表明，三种滤料的除氟特性相似。较优投加量均为100 mg/L，吸附平衡时间较短，25min后基本趋于平衡，在pH值为5.69左右时除氟能力较强。 3、利用Langmuir、Freundlich等温吸附模型对吸附实验数据进行拟合，结果表明，三种滤料对Langmuir吸附等温线模型更加匹配。Al-HAP、Mg-HAP、C-HAP滤料的吸附热力学参数表明除氟过程属于自发吸热过程，吸附活化能Ea分别为25.128 KJ/mol、15.369 KJ/mol、21.577 KJ/mol，标准焓变ΔHθ分别为6.569 KJ/mol、6.674 KJ/mol、9.369 KJ/mol，标准热力学熵变ΔSθ分别为22.470 KJ/mol·K、21.631 KJ/mol·K、31.374 KJ/mol·K。 4、吸附动力学研究表明，三种滤料的吸附动力学方程拟合实验结果与二级动力学方程更加匹配，但其它吸附动力学模型拟合的线性相关系数R2＞0.9，说明滤料的除氟过程是一个复杂的过程，不能单纯的只用某一种类型来描述，在吸附过程主要由化学吸附控制。 5、结合FTIR、XRD、BET、SEM-EDS、表面电位等手段分析各类型滤料结构与性能的关系，并提出相应的除氟机理。金属离子的掺杂主要弱化了HAP晶格结构，增加了结构中的羟基含量，提高了与F-交换能力；CO32-的掺杂使HAP晶体弱化，滤料表面空位和活性吸附位点增多而提高了滤料表面的物理吸附。掺杂材料的除氟机理主要包括物理和化学吸附：1)滤料的表面与溶液中的 F-发生物理吸附；2)部分 F-向滤料内部的空隙扩散；3)滤料晶格中-OH与F-发生离子交换或络合反应。