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水菱镁矿（4MgCO3·Mg（OH）2·4H2O）是一种储量丰富的天然碱式碳酸盐矿物,其质地纯净、色泽洁白、杂质含量低,是制备阻燃剂、活性氧化镁、重质碱式碳酸镁、纳米氢氧化镁等镁质产品的优质矿产原料。然而,由于地域、交通、技术等因素,限制了它的开发利用,国内相关研究很少。因此,如何将水菱镁矿加以开发利用,制备出一系列优质镁系化合物,是目前的主要研发工作。纳米氧化镁、纳米氢氧化镁具有独特的性能,是重要的无机化工原料,广泛应用于多种领域,因此本研究致力于以水菱镁矿为原料开发绿色环保、成本低廉、适宜工业化生产优质纳米氧化镁、纳米氢氧化镁的方法并探究其在重金属废水处理方面的应用。本文以水菱镁矿为原料,采用“煅烧-水化-煅烧”的简单工艺路线制备出了具有不同特性的纳米氧化镁,且实验过程中无需加入任何其他试剂。实验探究了煅烧条件对样品形貌、结晶度、晶粒尺寸及比表面积的影响,结果表明,温度的升高或煅烧时间的延长有助于提高氧化镁的结晶度,促进晶体生长,减小比表面积。实验最终得出:在650℃下煅烧1 h,可得到比表面积高达188.3 m2/g的介孔网状氧化镁;在850℃下煅烧4 h,可得到棒状、哑铃状的MgO纳米颗粒。将实验所得的高比表面积介孔网状氧化镁重复“水化+煅烧”实验,结果表明,重复水化步骤,可提高氢氧化镁样品的结晶度,促进晶粒生长,煅烧后的氧化镁基本能保持前驱体的结构。实验最终得出:二次水化可得到具有六角片状的纳米氢氧化镁,将其在650℃下煅烧1 h,可得到片状纳米氧化镁;在850℃下煅烧1 h,可得到片状介孔纳米氧化镁。接着以水菱镁矿为原料,通过多种方法对比,确定了“煅烧-水化-煅烧-水热”的工艺路线可制备出具有规则六角片,高分散的纳米氢氧化镁。实验探究了水热条件,结果表明,在水热过程中,控制水热条件可改变晶体的生长方向,使极性弱的001晶面暴露增多,极性大的101晶面暴露减少。实验最终确定了氧化镁用量:25%,水热温度:150℃,水热时间:3 h为最佳水热条件。实验探究了改性条件,结果表明,在4%PVP的条件下,氢氧化镁的生长方向趋于一致,分散性得到有效改善。最终得到了平均直径在300 nm400 nm、六角片厚度在40nm60 nm、晶形规整、分散性良好的纳米氢氧化镁。最后文章探究了以水菱镁矿为原料所制备的高比表面积介孔网状氧化镁对重金属离子的去除能力。以对Pb（Ⅱ）的吸附为例,实验探究了吸附剂用量、吸附时间、温度、pH对其吸附性能的影响,得出在吸附剂用量为0.05 g/L,吸附时间为45 min,溶液为pH在6-8之间,吸附温度为室温时为最佳吸附条件,此时铅离子的去除率可达到99.8%以上。该氧化镁吸附剂吸附Pb（Ⅱ）的吸附动力学和等温线数据与伪二级模型和Langmuir模型高度吻合,表明重金属离子的单层化学吸附,其最大吸附量为7431.5 mg/g,该数值是目前基于MgO吸附剂相关报道中的最高数值。提出了涉及羟基官能团以及Mg（Ⅱ）与MgO表面重金属离子之间的离子交换的吸附机理。另外,该氧化镁可同时吸附多种离子,对Cd、Cr、Ni、As、Co、P、Se、Be、Bi、Cu、Fe、Mn、V、Zn、Al离子均具有优异的吸附性能。以上结果表明,该MgO吸附剂具有高效、低成本、易制备、易推广的优点,对环境无害,有望成为在废水中快速去除重金属离子的优秀吸附剂。