水铁矿（Fh）广泛存在于土壤及水体环境等表生环境中,是其他铁（氢）氧化物的前驱体,其具有较大的比表面积,对重金属元素有良好的吸附效果,在环境中是一种非常重要的调控Fe及相关元素的地球化学循环的矿物。2线水铁矿（Fh2）是弱结晶矿物,在环境中很不稳定,容易向赤铁矿和针铁矿等铁（氢）氧化物转变,转变之后的铁（氢）氧化物对重金属的吸附能力普遍低于2线水铁矿。因此,在2线水铁矿合成过程中,与Fe3+一起加入共存离子是否能够抑制生成的2线水铁矿老化过程,并保留2线水铁矿对Cd²⁺的良好的吸附效果,是我们的研究重点。本论文在合成2线水铁矿的过程中,按照一定的Mg/Fe、Ca/Fe摩尔比加入Ca²⁺、Mg²⁺,研究了Ca²⁺、Mg²⁺的存在对2线水铁矿合成的影响,及其对合成物质高温老化过程中矿物晶相转变的影响,以及老化前后的矿物在不同pH值和Cd²⁺浓度的溶液中对Cd²⁺的吸附效果。研究结果如下:（1）在2线水铁矿合成过程中,Ca²⁺的存在对2线水铁矿的合成影响不大,而Mg²⁺的存在对2线水铁矿的生成有较大的影响。按照Ca/Fe摩尔比为0.1、0.5和1加入Ca²⁺后,合成物均为2线水铁矿,没有其他晶体物质生成。按照Mg/Fe摩尔比为0.1、0.5和1加入Mg²⁺后,按照合成2线水铁矿的方法,其合成物质中有四方纤铁矿出现,并且随着Mg²⁺浓度的增大,生成的四方纤铁矿的结晶程度越高。（2）Fh2系列在经过200°C、24h老化之后,其老化产物中均有赤铁矿生成,在经过300°C、400°C老化的最终产物都为赤铁矿。200°C老化之后,Fh2和Fh2-Ca系列在老化后的产物类型基本一致,均为结晶度不高的赤铁矿。而Fh2-Mg系列其老化产物有2线水铁矿和赤铁矿,并随着Mg/Fe摩尔比的升高,2线水铁矿的比例增加。因此,Ca²⁺的存在对Fh2-Ca系列老化基本上没有影响,而Mg²⁺的存在对2线水铁矿的生成及老化有着明显的抑制作用,并且随着Mg/Fe摩尔比的升高,抑制作用增强。（3）Fh2系列及其老化后的Fh2-200系列在初始Cd²⁺浓度不同的溶液中,吸附规律一致,吸附量随着Cd²⁺浓度的升高而升高,去除率随Cd²⁺浓度的升高而降低。Fh2-Ca系列对Cd²⁺的吸附效果与Fh2基本一致,而Fh2-Mg系列对Cd²⁺的吸附效果相对与不含Mg²⁺的Fh2来说有所下降,这可能是由于四方纤铁矿的生成造成的。而Fh2-200-Ca和Fh2-200-Mg系列的对Cd²⁺的吸附效果优于Fh2-200的吸附效果。这可能是由于Ca²⁺、Mg²⁺对Fh2的高温老化的的抑制作用有关。（4）初始pH值对Fh2系列以及系列的吸附效果的影响较大,但吸附规律基本一致。随着pH值的增大,吸附量和去除率呈“S”型变化,总体规律是吸附量和去除率随着pH值的增加而增加。当pH值达为10或11时,吸附量和去除率趋于稳定,去除率近100%。总体来看,2线水铁矿不管是在老化前还是老化后,都是在碱性环境更有利于吸附去除Cd²⁺。（5）新鲜的2线水铁矿系列对Cd²⁺的吸附效果从大到小依次是Fh2≈Fh2-Cas>Fh2-Mgs。而2线水铁矿系列经过高温老化后的产物对Cd²⁺的吸附效果从大到小依次是Fh2-200-Ca-0.1≈Fh2-200-Mg-1>Fh2-200-Ca-0.5>Fh2-200-Mg-0.5>Fh2-200-Mg-0.1≈Fh2-200-Ca-1>Fh2-200。这是由于在2线水铁矿合成过程中,Ca²⁺的存在对2线水铁矿生成影响不大,而随Mg/Fe摩尔比的增加,其合成物质中四方纤铁矿结晶度越高,导致Fh2-Mg系列对Cd²⁺的吸附效果较Fh2的差。同时,Mg²⁺会在一定程度上抑制2线水铁矿的老化过程,减缓其向赤铁矿转变,并且随着Mg/Fe摩尔比的增大,抑制作用越明显,使得Fh2-200-Mg系列的对Cd²⁺的吸附效果优于Fh2-200的吸附效果。（6）Fh2系列和Fh2-200系列对Cd²⁺的等温吸附过程符合Freundlich模型。Fh2系列的Freundlich模型亲和系数Kf从大到小是Fh2>Fh2-Cas>Fh2-Mgs,说明Fh2对Cd²⁺的吸附能力较强,而Fh2-Mg系列对Cd²⁺的吸附能力较弱。Fh2系列的Freundlich模型亲和系数Kf从大到小是Fh2-200-Mgs>Fh2-200-Cas>Fh2-200s,说明Fh2-200对Cd²⁺的吸附能力相对较弱,而Fh2-200-Ca系列和Fh2-200-Mg系列对Cd²⁺的吸附能力相对较强,与实验结果相印证。Fh2系列和Fh2-200系列的吸附平衡常数都在1到10的范围内,说明在此吸附环境中,Fh系列和Fh2-200系列都能够做为有效吸附剂去除溶液中的镉离子。在2线水铁矿合成过程中,Ca²⁺、Mg²⁺的存在,在一定程度上对其老化过程有一定的抑制作用,并且使得Fh2-Ca系列和Fh2-Mg系列在老化后对Cd²⁺的吸附量大于Fh2老化后对Cd²⁺的吸附量,相对而言Mg²⁺对其老化过程的抑制作用更为明显。因此,在使用合成2线水铁矿应急吸附处理Cd²⁺污染的水环境时,2线水铁矿合成过程中加入一定量的Ca²⁺、Mg²⁺,对2线水铁矿吸附Cd²⁺和长期稳定的固定Cd²⁺有一定的促进作用。