层状双金属氢氧化物（LDHs）是一种应用广泛的水污染处理吸附剂,其吸附有机污染物后的固体产物,常被归类为危险废弃物。现有的处置技术易引发二次污染,造成资源浪费,因此开发高值资源化利用处置技术及探索其工程化应用,是我国环境保护、废弃物资源综合利用领域亟待解决的重要课题之一,极具社会意义和经济价值。本研究以有机LDHs为原料成功制得一种新型吸附材料——富硫石墨烯类碳复合双金属氧化物（GS@LDO）,并将其应用于水体重金属和有机物污染的高效去除。在深入研究该材料对二者吸附效果、影响因素及其反应机制的基础上,设计了一种适用于GS@LDO的新型污水处理装置,通过计算机模拟探究了GS@LDO在装置中混合吸附的主要机制和影响因素。结果证实GS@LDOs及其装置能成功实现水体污染物高效、快速去除和材料的回收再利用。具体研究结果如下:（1）借助“前驱体-热解”法,将吸附了十二烷基硫酸钠（SDS）后的镁铝双金属氢氧化物（O-LDH）作为有机层状废弃物代表,在氩气气氛中700℃热解制得的GS@LDO,是一种比表面积30.2 m~2/g、孔容积0.18 cm~3/g、尺寸3三维花球结构、表面电中性的复合材料。GS@LDO由双金属氧化物（LDO）和硫掺杂石墨烯类碳（GS）组成,且硫（S）通过共价键的形式与碳结合而掺杂进碳晶格。（2）GS@LDO对重金属离子Pb（II）、Cd（II）、Co（II）的去除研究表明:GS@LDO对金属离子的吸附在60 min时达到平衡;当投加量为1 g/L和金属离子初始浓度为2000 mg/L时,GS@LDO对Pb（II）、Cd（II）、Co（II）的最大饱和吸附量分别为720.01、473.11和170.91 mg/g;GS@LDO吸附金属离子受溶液p H的影响较小,在p H为2-6时,对初始浓度为100 mg/L的Pb（II）、Cd（II）、Co（II）去除率均能达到95%以上。（3）GS@LDO对金属离子的去除行为符合准二级速率方程和Langmuir等温吸附模型,表明复合材料对金属离子的吸附是单层的化学吸附。由固样表征分析结合DFT结果可以看出GS@LDO吸附金属离子主要途径:i)LDO组分水化释放OH-对金属离子起到沉淀作用;ii)GS表面官能团（O-C=O）对金属离子的络合作用;iii)S与金属离子发生化合作用生成M-SOx化合物（M代表金属离子）。此外,循环回收实验结果证实,5次循环后GS@LDO复合材料对金属离子的吸附效率依旧能维持90%以上,表明其具有良好的循环再生性。（4）GS@LDO对染料甲基橙（MO）和酸性橙（AO7）两种有机污染物的去除研究表明:GS@LDO对MO和AO7的吸附分别在反应时间为60和120 min时达到平衡,去除率为100%;当吸附剂投加量为1 g/L和染料的初始浓度为2000mg/L时,GS@LDO对MO和AO7的理论吸附量分别高达1870和1852 mg/g。此外,基于GS@LDO表面含有-COOH、-C-S和-OH等丰富官能团,其对染料去除行为受p H影响较小,具有较强抵抗外界p H的干扰能力。（5）GS@LDO对MO和AO7的去除行为符合准二级速率方程,属于化学吸附。由XRD、FT-IR和XPS等表征结果可知GS@LDO对MO和AO7的去除主要途径:i)LDOs组分通过“记忆效应”将染料分子作为层间阴离子而形成LDHs;ii)金属氧键（如,Mg-O、Al-O）会与染料分子发生络合作用,促进对MO和AO7的去除。iii)GS@LDO表面O-C=O和C-S基团会与染料发生π-π电子供体-受体（EDA）效应。经5次循环后,GS@LDO对染料的去除效率依旧能维持在90%以上,表明GS@LDO是一种优秀的净化有机污染物的吸附剂。（6）GS@LDO在所设计的新型污水处理装置中的流态仿真研究表明:在该装置中特有的螺旋排列折叶桨的作用下,i)混合流体绕搅拌轴做环形切向的离心运动,且伴有缓慢的轴向推流;ii)搅拌桨特有的错位分布使得整个罐体内都在发生高强度湍流扩散;iii)搅拌转速为10rpm即可达到GS@LDO与污染水均匀悬浮和混合;iv)当搅拌转速为10rpm时,粒径3和50的颗粒浓度在罐体内分布较均匀,但是选择50更有利于GS@LDO的分离和回收。因此,该新型污水处理装置能够有效促进GS@LDO在污水中的混合,充分发挥GS@LDO的吸附效能。综上所述,所制备的新型吸附材料GS@LDO及其吸附除污装置能够有效吸附污水中重金属和染料污染物,且对环境要求不高,具有广泛的适用性和先进性。同时,为GS@LDO的工程应用设计了一种搅拌式污染物处理装置。