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氧化锰矿物是土壤中普遍存在、活性最强的矿物。天然氧化锰矿物中常常富含多种金属离子。土壤中,Mn、Al、Fe元素形成的氧化物常常小尺度交生在一起,它们通过吸附、同晶替代等方式影响彼此的地球化学特性。自然状态下,Al对铁氧化物和Fe对铝氧化物之间的同晶替代研究较为多,而关于Al, Fe对锰氧化物结构和性质的影响则较少报道。酸性水钠锰矿是一种结晶弱、颗粒细小、活性强的层状氧化锰矿物。金属离子进入到水钠锰矿结构中会引起水钠锰矿结构和性质的的变化,显著改变矿物的吸附与氧化的性能。Al和Fe掺杂对酸性水钠锰矿的结构和物理化学性质又会产生什么样的影响,目前尚不清楚。为此,本文在盐酸还原高锰酸钾制备酸性水钠锰矿过程中添加氯化铝/氯化铁,常压条件下一步合成掺杂酸性水钠锰矿。应用粉末X射线衍射(XRD)、化学分析、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶转换红外吸收光谱(FTIR)、 zeta电位仪、X射线光电子能谱(XPS)和X射线吸收精细结构光谱(XANES、 EXAFS)等手段表征产物晶体结构、微观形貌和化学组成。并通过Pb2、Zn2+、PO43-、AsO43-吸附与As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)氧化研究其吸附和氧化特性,从而揭示掺铝酸性水钠锰矿和掺铁酸性水钠锰矿的结构和性质,以及掺杂离子与酸性水钠锰矿的相互作用机制。取得的主要结果有：1.在实验条件下,Al3+不易进入酸性水钠锰矿结构,最后合成的Al/(Mn+Al)摩尔比只能达到6.7%；Fe3+较易进入酸性水钠锰矿结构,最终能达到21%的Fe/(Mn+Fe)摩尔比。2.粉末X射线衍射分析表明,掺杂后酸性水钠锰矿的层状结构没有改变,但结晶度减弱,颗粒尺寸逐渐减小,并有团聚作用。尺寸改变造成比表面的增加,而当颗粒进一步减小时团聚作用在一定程度上造成比表面的减小。掺杂使矿物的PZC显著升高。3.Al和Fe的掺杂会引起六方水钠锰矿晶胞参数的变化。掺铝酸性水钠锰矿晶胞参数b方向上呈减小趋势,而掺铁酸性水钠锰矿呈增大趋势。两个系列的掺杂酸性水钠锰矿晶胞参数a、c均呈减小趋势。4.XPS数据分析表明,掺入的Al和Fe均以+3价形式存在于矿物中。Mn2p3/2多峰拟合分析表明,掺Al样品表面高价锰含量逐渐增多,掺Fe样品表面高价锰含量逐渐减少。o1s分析表明,掺Al使矿物表面羟基含量逐渐减小,掺Fe使矿物表面羟基含量逐渐增加。5.Mn K边XANES和EXAFS分析表明,掺杂后锰氧八面体基本结构和Mn局域配位环境未发生明显变化。掺Al导致锰氧化度增加,而掺Fe导致锰氧化度减小。铝主要以Al3+的形式取代层间的Mn3+,铁主要以Fe3+的形式替代Mn4+存在于八面体空穴。6.随着掺入量的增加,两个系列的掺杂酸性水钠锰矿样品对Pb2+、PO43-、AsO43-吸附增加,对Zn2+吸附减小,对As(Ⅲ)氧化能力增加,对Cr(Ⅲ)氧化能力减小。