水体和底泥中的重金属会对水生动植物产生毒害作用,并可以通过食物链浓缩、生物富集等作用危及人类健康。随着工业产业的发展和金属资源的开采,底泥重金属污染的治理已成为我国环境保护的重要课题之一。对于重金属污染严重的河道或湖泊底泥,目前多采用异位处理的方式,将污染底泥疏浚脱水后进行固化稳定化处理。沸石具有比表面积大、孔隙率高、离子交换能力较强的特点,是一种较为理想的固化剂。我国沸石资源丰富,储量大,成本低廉,但是天然沸石对重金属的吸附和去除存在一些不足和局限性。本试验对天然沸石进行改性处理,以提高其对底泥重金属的固化稳定化效果。本试验选用天然沸石作为试验原材料,研究了改性剂与高温焙烧结合的组合改性方法,并考察了沸石粒径和焙烧温度对改性沸石吸附重金属离子Cd²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺性能的影响,优选出效果最佳的沸石改性方法。通过动力学和热力学模型模拟吸附过程,通过BET比表面积、傅里叶红外光谱、X射线衍射等手段对沸石改性前后特性变化进行表征,分析改性沸石的吸附机理。将优选出的改性沸石用于重金属污染底泥的固化试验,采用TCLP毒性浸出试验和BCR重金属形态提取试验评估改性沸石对底泥中重金属的固化效果,确定改性沸石的最佳施用量。得到的试验结果如下:（1）当溶液中重金属离子浓度为100mg/L时,对Cd²⁺、Zn²⁺去除效果最好的改性方案是将粒径2-4mm的天然沸石先经过600℃的高温焙烧处理,再进行NaOH改性,得到的改性沸石对溶液中Cd²⁺、Zn²⁺的去除率最高分别可达到95%和79%。对Cu²⁺去除效果最好的改性方案是选择氯化镧为改性剂对粒径0.5-1mm的天然沸石进行改性,得到的改性沸石对溶液中Cu²⁺的去除率可达到65%。（2）热力学吸附等温模型拟合结果表明,改性沸石对重金属离子Cd²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的吸附过程均符合朗格缪尔吸附等温模型,根据朗格缪尔吸附等温方程计算出改性沸石对Cd²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的最大吸附容量分别为25.256mg/g、22.157mg/g和21.097mg/g。吸附动力学分析结果显示,改性沸石对Cd²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺的吸附过程符合准二级动力学模型,在100mg/L的浓度下平衡吸附容量分别为10.193mg/g、8.851mg/g和8.667mg/g。（3）通过TCLP毒性浸出试验和BCR重金属形态提取试验结果发现,底泥中Cd和Zn固化的改性沸石最佳施用量为底泥质量的10%,Cu固化的改性沸石最佳施用量为底泥质量的15%。最佳施用比例条件下,Cd的浸出量由0.122mg/kg降至0.055mg/kg,约50%的酸可提取态和可还原态转化为残渣态;Zn的浸出量由24.9mg/kg降至10.23mg/kg,40%以酸可提取态存在的Zn转化为残渣态;Cu的浸出量由5.21mg/kg降至0.62mg/kg,约55%的酸可提取态和可还原态转化为可氧化态和残渣态。（4）通过对改性前后的沸石进行X射线衍射、BET比表面积和傅里叶红外光谱表征,分析其吸附重金属离子的机理。结果发现改性过程未破坏沸石的基本骨架结构,但是会导致部分O-H或Si-O断开,与改性剂发生结合产生新的键位。这有利于Na⁺或La³⁺取代沸石结构中原有体积较大的分子。高温改性会去除沸石结构中的部分杂质,并使一部分沸石结合水挥发脱离。这些原因使沸石的比表面积、孔容积和孔径在改性后均有不同程度的提升,更有利于重金属离子进入沸石结构中,因此吸附效果更好。