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随着钒资源开采及使用的增加,钒污染区域不断扩大,污染事故频发,修复地下水钒污染已成为环境治理的重要需求。本文在广泛考查常用吸附材料的基础上,通过ZnCl2改性和纳米零价铁（nZVI）负载,制备了大容量去除钒的廉价吸附材料——改性负载生物炭;开发了具有优异吸附钒能力的煅烧镁铝水滑石。通过元素分析、热重分析、扫描电子显微镜、X射线衍射等方法表征了所制备材料的特性,并通过渗透性反应墙（PRB）模拟柱实验确证了其高效吸附性能。通过对比商业材料、不同原料生物炭、改性生物炭等40余种吸附材料的钒吸附性能,筛选出具有良好吸附钒潜力的ZnCl2改性生物炭（Zn-BC）。与未改性生物炭相比,Zn-BC具有更多微孔和介孔结构,比表面积提高了4.48倍,对钒的饱和吸附容量达28.46 mg/g,比市售活性炭高2.85倍。材料表面的Zn2+和羟基与钒酸根发生表面沉淀作用和静电引力作用是其主要吸附机制。进一步负载nZVI、g-Fe2O3和Fe3O4等铁基材料（分别记为Zn-BC@nZVI、Zn-BC@g-Fe2O3和Zn-BC@Fe3O4）,对钒的吸附容量依次提高至97.84 mg/g、74.68 mg/g和33.53 mg/g。其中Zn-BC@nZVI对钒的吸附容量比市售活性炭提高了近12倍,主要吸附机理是化学还原和表面沉淀。钒的初始浓度为5-50 mg/L,投加量为1 g/L,Zn-BC@nZVI对钒的去除率可达100%,可作为PRB填料去治理日常地下水中的钒污染。为应对钒污染事故,开发了吸附容量超大的水滑石（LDH）吸附材料。对比制备的Ni/Al LDH、Fe/Ca LDH和Mg/Al LDH及其煅烧产物（记为Ni/Al LDO、Fe/Ca LDO和Mg/Al LDO）对钒的吸附性能发现,Mg/Al LDO对钒的吸附效果最佳（可达390 mg/g）,吸附机理以结构记忆效应和表面吸附为主。提出“有机溶剂添加?溶剂热法合成水滑石?纳米片镁铝水滑石制备?镁铝水滑石煅烧”的水滑石制备方法,可大幅提高煅烧镁铝水滑石的吸附钒性能。添加十二醇制备的煅烧镁铝水滑石（Mg/Al-12 LDO）的最大钒吸附容量达到928 mg/g。以Zn-BC@nZVI和Mg/Al-12 LDO为填料进行的PRB模拟柱验证性实验结果表明,以Zn-BC@nZVI单独填充的模拟柱在运行128个孔隙体积（PV）后到达钒的穿透点（活性炭填料为26 PV）,可作为日常填料使用。使用体积比Mg/Al-12 LDO:Zn-BC@nZVI=1:4的双层填料,模拟柱运行834 PV后穿透率仅为55%,可高效阻断事故工况下的钒污染。