高炉渣是高炉炼铁过程产生的主要废渣,随着我国钢铁行业的蓬勃发展,高炉渣的排放量日益增加。高炉渣的堆积不仅增加环境负担,也是一种资源浪费。如何绿色利用高炉渣、提高高炉渣的附加值已成为国内外研究的热点。我国稀土储量丰富,但由于近年来大规模开采使得数量锐减。同时由于开采、提取技术不成熟,导致稀土元素在雨水作用下渗入河道和地下水,造成矿区河水中稀土元素浓度过高。不仅极大浪费稀土资源,同时污染水环境,威胁生命和健康。因此,对稀土离子进行有效的富集回收,不仅具有极高的环保和经济价值,更是对国家战略性资源的重要保护。针对这一现状,本论文提出使用高炉渣对稀土离子进行有效富集回收,达到以废治废和保护环境的目的。采用SEM、XRD和BET等对高炉渣、晶化高炉渣和酸化高炉渣进行表征分析,并对其吸附La³⁺/Ce³⁺性能进行研究。为了进一步研究高炉渣的吸附行为及机理,采用动力学和等温吸附模型进行拟合。具体内容如下:（1）使用高炉渣对La³⁺进行吸附实验。高炉渣颗粒分明且大小不均匀,是非晶态的玻璃体结构。在吸附行为实验中,实验数据分别满足准一级动力学和Langmuir等温吸附模型,颗粒内扩散模型能较好地描述高炉渣对La³⁺的吸附过程,热力学计算表明高炉渣对La³⁺的吸附为自发的吸热过程。根据响应曲面拟合数据可以明确pH对吸附效果起着主导作用。（2）对高炉渣进行晶化处理并将其用于对La³⁺/Ce³⁺混合溶液的吸附。晶化高炉渣结构与高炉渣相比变得更为致密,晶化温度大于700℃时,出现了主相为Ca₂Al₂SiO₇的晶体,比表面积没有发生明显变化。在吸附容量上与高炉渣相比有所降低,对造成这种情况的原因进行了分析。在吸附行为实验中,准二级动力学和Langmuir等温吸附模型能较好的描述晶化高炉渣对La³⁺/Ce³⁺的吸附过程。（3）用不同浓度的盐酸对高炉渣进行酸化处理,并用于对Ce³⁺单独吸附和对La³⁺/Ce³⁺混合溶液吸附。盐酸浓度大于0.3 mol/L时,酸化高炉渣变得疏松,粒径变小且均匀,具有一定的团聚性,而且出现了SiO₂和Al₂O₃为主的晶体。与高炉渣和晶化高炉渣的比表面积只在4-6 m²/g范围内相比,酸化高炉渣比表面积最大达181.27 m²/g（0.5 mol/L）。实验结果表明,单组分和双组份系统中,准二级动力学、Langmuir等温吸附模型和颗粒内扩散模型均能较好的描述酸化高炉渣对Ce³⁺以及La³⁺/Ce³⁺混合溶液的吸附平衡数据。双组份系统中,La³⁺/Ce³⁺的吸附容量都明显降低,对可能的原因进行分析。