海泡石是一种具有层链状结构的富镁含水硅酸盐矿物,表面硅烷醇基团构成了丰富的活性位点,同时拥有出色的阳离子交换能力,是潜在的优秀吸附材料。然而,天然海泡石含有大量脉石矿物导致品位较低,经过改性处理后可以不同程度纯化并提高其使用性能和应用价值。其中磁改性海泡石可以同时兼顾吸附性能和分离效率的提升,是最具工业运用潜力的改性方向之一。先前的研究主要集中在以纳米四氧化三铁和纳米零价铁为磁种制备磁性海泡石复合材料,普遍存在制备条件复杂苛刻、磁种稳定性较差的弊端,极大限制了磁性海泡石复合材料的开发利用。在这项工作中通过溶胶-凝胶法便捷、环保、安全地制备负载铁酸铜的磁性海泡石复合材料（Cu Fe2O4/SEP）,并探究其对废水中铅、锌离子的吸附性能。研究表明当海泡石原矿和溶胶-凝胶法理论生成铁酸铜的质量比为1.6、海泡石原矿和三聚磷酸钠的质量比为3.2、焙烧温度为300℃、焙烧时间为10 min时,产物对铅、锌离子具有最佳的综合吸附性能。在此基础上,利用SEM、XRD、FT-IR等多种现代分析测试手段对所制备的磁性海泡石复合材料进行了表征,明确了改性前后海泡石结构和成分的差异。改性后的海泡石表面成功负载了铁酸铜,同时杂质含量减少、颗粒粒径缩小、Zeta电位降低、亲水性提高、活性位点数量显著增加。吸附试验表明,磁性海泡石复合材料对铅离子的吸附性能相较于原始海泡石提升了6倍以上,对锌离子的吸附性能提升了2倍以上,这意味着铅、锌离子的吸附途径存在差异,磁性海泡石复合材料对铅离子的选择性更好。铅、锌离子的吸附在2小时内达到平衡,均属于自发进行的吸热反应且符合准二级动力学方程。根据Langmuir等温吸附模型的拟合结果,磁性海泡石复合材料分别在293、313和333K时对铅离子的理论最大吸附容量高达1285.32、1325.45、1390.54 mg/g,对锌离子的理论最大吸附容量分别为101.42、116.41、134.77 mg/g。铅、锌离子的去除机理包含静电吸引、表面络合和化学沉淀,其中磷酸盐沉淀和碳酸盐沉淀是化学沉淀最主要的方式。此外,磁性海泡石复合材料对铅离子的吸附机理还包括镁-铅离子交换。竞争吸附和干扰吸附研究表明,在二元体系下,磁性海泡石复合材料对溶液中的铅离子具有最高吸附优先级,不受其他金属离子的扰动,对锌离子的吸附受共存阳离子特别是铜离子的影响较为明显。循环再生试验表明,0.2 mol/L的EDTA-2Na可以实现高效解吸,经过五个循环周期的吸附,磁性海泡石复合材料对铅、锌离子去除率分别保持在89.64%和51.23%。另一方面,磁性海泡石复合材料自身结构稳定,五个吸附-解吸循环周期内的铜离子和铁离子的溶出率均小于1%,不会造成新的水体污染。该论文有图54幅,表11个,参考文献118篇。