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近年来,水资源污染问题已经十分严重。其中高氟水污染和染料废水的排放是较为突出的两个问题。吸附法是目前处理污水比较理想的方法。吸附法处理水污染依赖于性能优良、价廉的吸附材料。天然粘土矿物有望成为廉价吸附剂应用于水处理。但是天然粘土矿物一般都比表面积小、活性低,导致其吸附性能较差。为了提高其吸附性能通常办法是将天然粘土矿物进行改性处理,但是常用的改性方法存在成本较高,实验操作复杂,能源消耗大等缺点。因此天然粘土矿物新型、简单改性方法的研究对降低吸附剂成本以及提高其吸附性能至为重要。本文首次采用TiO2纳米粒子表面修饰法对天然煤系高岭土进行改性,水热法合成TiO2/天然煤系高岭土纳米复合物,研究了水热温度、水热时间对改性效果的影响。在此基础上用同样的方法对普通天然高岭土和天然蒙脱土进行改性,并用改性前后的粘土矿物作为吸附剂,研究了其对氟离子和有机染料刚果红的吸附性能。具体结果如下:以天然煤系高岭土为原料,硫酸钛为钛源,采用水热法制备出TiO2/天然煤系高岭土纳米复合物。用X射线衍射分析（XRD）、N2吸附-脱附及孔径分布分析、透射电镜分析（TEM）和等离子体发射光谱分析（ICP）等表征手段对纳米复合物进行了表征。结果表明,所制备出的纳米复合物是由天然煤系高岭土和负载在其表面的锐钛矿型TiO2纳米粒子组成;当水热温度等于120℃、水热时间为24 h、天然煤系高岭土和TiO2的质量比等于5/5时,复合物的性能最佳,其比表面积达到118.0 m2/g,比改性前天然煤系高岭土大7.3倍;Al3+离子的溶出率达到47.7%。以同样的方法对普通天然高岭土、天然蒙脱土进行改性,在上述最佳条件下制备了TiO2/天然高岭土纳米复合物和TiO2/天然蒙脱土纳米复合物。并用多种表征手段对纳米复合物进行了表征。结果表明,制备的纳米复合物是由天然高岭土、天然蒙脱土和负载在其表面的锐钛矿型TiO2纳米粒子组成;当TiO2的含量为50%时,TiO2/天然高岭土纳米复合物、TiO2/天然蒙脱土纳米复合物的比表面积分别达到88.1和239.8 m2/g,分别比改性前天然高岭土和天然蒙脱土大8.5和2.9倍;Al3+离子的溶出率分别达到54.2和55.0%。以上述三种天然粘土矿物、其纳米复合物以及纯TiO2作为吸附剂,研究了其对氟离子的吸附性能,探究了吸附剂用量、溶液pH、吸附时间、溶液的初始浓度、温度等因素对吸附的影响。结果表明,当氟离子溶液浓度为10 mg/L、吸附液体积为20 mL、吸附剂用量为100 mg、吸附时间为60 min、溶液pH=7、纳米复合物中TiO2含量为50%时,TiO2/天然煤系高岭土纳米复合物、TiO2/天然高岭土纳米复合物和TiO2/天然蒙脱土纳米复合物对氟离子的吸附率达到最高,分别为86.7、89.2和89.7%,分别比改性前三种天然粘土提高71.4、79.4和89.7%。并且对氟离子的吸附均符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,属于单分子层吸附。同时制备的三种纳米复合物对高氟地下水（5.8 mg/L）显示出良好的吸附能力,能够将其浓度降低到国家生活饮用水标准以下（<1.0 mg/L）。以上述三种天然粘土矿物、其纳米复合物以及纯TiO2作为吸附剂,研究了其对刚果红染料的吸附性能,探究了吸附剂用量、溶液pH、吸附时间、溶液的初始浓度等因素对吸附的影响。结果表明,TiO2/天然煤系高岭土纳米复合物和TiO2/天然高岭土纳米复合物对刚果红染料的最大吸附量分别为280.1和295.0 mg/g,比改性前天然煤系高岭土和普通天然高岭土（分别为34.2和16.7 mg/g）提高许多,并且对刚果红染料的吸附均符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,属于单分子层吸附;而TiO2/天然蒙脱土纳米复合物对刚果红染料的最大吸附量为301.0mg/g,与改性前天然蒙脱土（304.0 mg/g）相差不多,而且对刚果红染料的吸附符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型,属于多分子层吸附。