本文以十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）和十八烷基二甲基甜菜碱（BS-18）为修饰剂,以膨润土为基质,制备了不同修饰比例的单一两性修饰膨润土（BS12Bt、BS18Bt）和双两性复配修饰膨润土（BS12-BS18Bt）。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、比表面等方法对所制备的吸附材料进行了表征,测定了其碳含量（TC）、实际修饰比例、官能团、层间距、比表面积等,并对两性及其复配修饰过程和两性复配修饰土对苯酚和Cd²⁺吸附过程进行了分子模拟,探究了两性及其复配修饰膨润土对苯酚和Cd²⁺的吸附特征及影响因素,揭示了其吸附性能和吸附机制。得到的主要研究结果如下:1、单一两性修饰膨润土BS12Bt、BS18Bt的TC含量较原土有显著提升,且随修饰比例的增加而增大,BS18Bt的TC含量高于相同修饰比例下的BS12Bt;双两性复配修饰膨润土的TC含量均随着BS-18复配比例的升高而升高,但增加趋势逐渐减缓。供试土样的实际修饰比例均小于设定的修饰比例,设定修饰比例越高,实际修饰比例增加趋势越缓慢。比表面与TC含量呈现相反的变化趋势,TC含量越高,比表面越低;XRD和FTIR的结果表明表面修饰剂分子在膨润土中的插层负载是成功的,双两性修饰膨润土的FTIR图谱中观察到表面修饰剂的官能团吸收峰,吸收峰随着总修饰比例的升高向低频率方向移动。BS-12和BS-18的修饰增大了膨润土的层间距,同修饰比例下的BS18Bt层间距高于BS12Bt,双两性复配修饰膨润土层间距随着BS-18复配比例的升高而增大;层间距的差异证实了层间修饰剂分子排列方式的不同。分子模拟结果显示修饰剂分子的N、O元素主要分布在膨润土层附近,且观察到修饰分子亲水端与膨润土层之间的静电引力作用。BS-12和BS-18对膨润土的主要的修饰机制包括表面修饰剂分子的亲水端N⁺与带负电膨润土层之间的静电引力,以及修饰剂分子碳链之间的疏水结合。2、对于苯酚的吸附,单一BS12Bt和BS18Bt相比于原土的吸附能力均有显著提升,吸附量随着修饰比例的上升而上升;相同修饰比例BS18Bt的吸附能力均高于BS12Bt;BS-12修饰比例为25%CEC时,双两性复配修饰膨润土的苯酚吸附量随着BS-18复配修饰比例的升高而升高,BS-12修饰比例为50%CEC和100%CEC时,苯酚吸附量随着BS-18复配修饰比例的升高呈现先增大后减小的变化趋势,BS-12修饰比例为150%CEC时,苯酚吸附量随着BS-18复配修饰比例的升高而减小。复配修饰中,BS-18修饰比例对于苯酚吸附的影响较BS-12更显著。最佳复配修饰比例的膨润土为150BS12-25BS18Bt,在500mg·L^-1浓度范围内吸附量达到279.11mmol·kg^-1,相比于原土提升了13.54倍。选取Bt、50BS12Bt、50BS18Bt、50BS12-25BS18Bt、50BS12-50BS18Bt、50BS12-100BS18Bt、50BS12-150BS18Bt进行了动力学、等温吸附模型拟合以及热力学的研究。动力学研究结果显示,供试修饰土样对苯酚的吸附在20min内达到吸附平衡,拟二阶动力学方程能够较好地描述其吸附过程,单一两性修饰土的吸附速率显著高于原土,且50BS18Bt吸附速率高于50BS12Bt,双两性复配修饰膨润土的吸附速率随着BS-18复配比例的升高而下降,当BS-18复配比例达到100%CEC时,吸附速率低于单一修饰膨润土;颗粒内扩散参与了吸附过程,但不是控制速率的唯一吸附步骤。Langmuir、D-R和Sips模型均适用于苯酚平衡吸附的拟合,其中Sips模型拟合效果最好,拟合得到的最大吸附量q_m顺序为:50BS12-100BS18Bt>50BS12-50BS18Bt>50BS12-150BS18Bt>50BS12-25BS18Bt>50BS18Bt>50BS12Bt>Bt。50BS12-100BS18Bt的苯酚最大吸附量为1810.64mmol·kg^-1,分别是Bt、50BS12Bt、50BS18Bt最大吸附量的26.61,2.82,1.93倍。D-R模型结果表明吸附过程主要为物理吸附。双两性复配修饰膨润土对苯酚的吸附量随着温度和p H的下降、离子强度升高而升高。热力学研究表明,单一两性修饰和双两性复配修饰膨润土对苯酚的吸附是一个自发、放热、熵增的过程,分子模拟的结果表明苯酚的吸附主要通过表面活性剂疏水端的疏水作用,吸附发生在膨润土层间由表面修饰剂碳链聚集形成的疏水相区域。苯酚的吸附是由疏水相互作用和空间位阻共同决定的。3、对于Cd²⁺的吸附,单一两性修饰膨润土在修饰比例低于100%%CEC时,Cd²⁺吸附量和吸附强度相比于原土有一定提升,而修饰比例达到150%CEC时,吸附量低于原土。对于双两性复配修饰膨润土,当BS-12修饰比例的低于50%CEC时,双两性复配修饰膨润土的Cd²⁺吸附量随着BS-18复配比例的升高而先增大后减小,当BS-12修饰比例为≥100%CEC时,复配修饰土的Cd²⁺吸附量随BS-18复配比例的升高而持续下降。当BS-12或BS-18修饰比例固定为25%、50%、150%时,BS-18对Cd²⁺的吸附影响高于BS-12,修饰比例固定为100%CEC时,BS-12的影响更显著。总复配修饰比例为100%CEC时,双两性复配修饰土的Cd²⁺吸附量明显高于单一两性修饰土,50BS12-50BS18Bt达到最佳修饰比例,Langmuir模型拟合得到的吸附量达到199.95 mmol·kg^-1。选取Bt、50BS12Bt、50BS18Bt、50BS12-25BS18Bt、50BS12-50BS18Bt、50BS12-100BS18Bt、50BS12-150BS18Bt进行了动力学、等温吸附模型拟合以及热力学的研究。动力学结果表明,Cd²⁺的吸附在20min内达到吸附平衡,拟二阶动力学方程能够较好地描述其吸附过程,50BS12Bt和50BS18Bt的吸附速率较Bt均有明显提升,双两性修饰膨润土的吸附速率随着BS-18复配比例的升高呈现先升高后降低的趋势。颗粒内扩散参与了吸附过程。Langmuir、Freundlich、D-R和Sips模型均适用于Cd²⁺吸附的拟合,其中Sips模型拟合效果最好,拟合得到的最大吸附量q_m顺序为:50BS12-50BS18Bt>50BS12-25BS18Bt>50BS18Bt>50BS12Bt>50BS12-100BS18Bt>Bt>50BS12-150BS18Bt。其中50BS12-50BS18Bt的Cd²⁺最大吸附量达到270.13mmol·kg^-1。D-R模型结果表明Cd²⁺吸附过程主要为物理吸附。Freundlich模型中1/n值小于1说明供试两性修饰膨润土对Cd²⁺的吸附是易于发生的。温度和p H的升高促进了供试土样对Cd²⁺的吸附,离子强度的增加对Cd²⁺吸附有明显的抑制作用。单一两性和双两性复配修饰膨润土对Cd²⁺离子的吸附过程是一个自发、吸热、熵增的过程。分子模拟显示,Cd²⁺主要分布在膨润土层附近的区域,吸附作用包括带负电膨润土层与Cd²⁺之间的静电引力以及BS-12和BS-18两性修饰剂分子亲水端与Cd²⁺之间的静电引力作用。以上研究表明,合理的修饰比例使得双两性复配修饰膨润土对苯酚和Cd²⁺的吸附效果明显优于单一两性修饰膨润土,修饰比例过高对于Cd²⁺和苯酚的吸附不利。