重金属污染是目前危害生态环境的主要问题之一。吸附法作为一种行之有效的方法在污水处理中已得到广泛的应用。作为吸附剂的粘土矿物因具有独特的层片状结构而具有良好的吸附和离子交换性能且廉价易得,化学稳定性好,常被应用于吸附处理水中的重金属离子。伊/蒙混层粘土是蒙脱石矿物在成岩作用下向伊利石转化过程中的一种过渡类型矿物,然而,目前将此种粘土作为吸附剂对重金属离子进行无害化处理的相关研究极少。本论文旨在将伊/蒙粘土原矿通过精细加工制备出纳米粒级伊/蒙粘土,并探索其吸附水和垃圾焚烧飞灰中的重金属离子,考察在相关因素的影响下,纳米伊/蒙粘土对重金属离子的吸附行为和吸附机制。首先,将伊/蒙粘土原矿经过破碎、浸泡、捣浆及筛分、超细研磨、共沸蒸馏干燥、分散改性等工艺精制后,成功地制备出纳米粒级的伊/蒙混层粘土。结果表明,精制的纳米伊/蒙混层粘土的粒径小于100 nm的颗粒（细度）达到了64%,其比表面积达到了72.21m2/g,颗粒呈层片状,是一种天然的二维纳米矿物粘土材料。而后,将制备的纳米伊/蒙粘土应用于水中单一重金属离子的吸附实验,确定了锌（Zn）、钴（Co）、铬（Cr）、镉（Cd）、锰（Mn）、铅（Pb）、铜（Cu）和镍（Ni）八种重金属离子,选取了溶液pH值、粘土细度（<100 nm）、吸附时间和粘土添加量四个因素进行正交吸附实验,初步地探究纳米伊/蒙粘土对水中单一重金属离子的吸附效果。通过正交实验极差分析结果表明:除Zn²⁺离子外,在拟定的实验条件下,影响纳米伊/蒙粘土对重金属离子吸附效果的顺序为:粘土添加量﹥粘土细度﹥溶液pH值﹥吸附时间,同时,确定了溶液pH值为4.2、粘土细度为55%、吸附时间为3.0 h、粘土添加量为10.0 wt.%作为吸附实验的优化实验方案。此外,在优化实验条件下,还比较了不同的重金属离子初始浓度及粘土初始状态,纳米伊/蒙粘土吸附各自重金属离子的差异。其次,采用纳米伊/蒙粘土对水中高浓度、多组分的混合重金属离子溶液进行的吸附实验。结果表明,纳米伊/蒙粘土对混合溶液中不同重金属离子具有很好的吸附去除效果,吸附去除率多数在80%以上。另外,研究还表明,采用高剪切力混合方法可以加快粘土颗粒吸附不同重金属离子的速度,且增加吸附效率。同时,不同的重金属离子在纳米伊/蒙粘土上也存在一定程度上的竞争吸附,竞争吸附的先后顺序为:Pb²⁺>Cu²⁺>Zn²⁺>Cd²⁺。这是因为离子半径对吸附有很大影响,高电价、小半径的离子更易被吸附。再次,详细探究了溶液pH值、粘土用量、吸附时间、吸附温度和重金属离子初始浓度等诸因素对水中Cu²⁺和Cd²⁺离子吸附性能的影响。另外,还探讨了吸附过程中的动力学、热力学和等温吸附过程。结果表明:纳米伊/蒙粘土对水中重金属离子的吸附量随pH值的增加而增加,当pH>4时,吸附量基本趋于稳定;在优化条件下,纳米伊/蒙粘土对水中Cu²⁺和Cd²⁺离子的最大吸附去除率分别为95.15%和91.53%。用准一级和准二级动力学模型拟合纳米伊/蒙粘土吸附Cu²⁺和Cd²⁺离子的吸附动力学过程。结果表明,准二级动力学模型能够拟合纳米伊/蒙粘土对Cu²⁺和Cd²⁺离子的吸附过程。吸附热力学研究还表明,纳米伊/蒙粘土吸附Cu²⁺和Cd²⁺离子属于物理吸附过程。利用Langmuir和Freundlich等温线模型分析纳米伊/蒙粘土分别吸附不同浓度Cu²⁺和Cd²⁺离子的吸附过程。Langmuir模型能更有效地拟合纳米伊/蒙粘土吸附Cu²⁺和Cd²⁺离子的等温吸附过程,由其获得的单层纳米伊/蒙粘土对Cu²⁺和Cd²⁺离子的最大吸附量分别为7.99 mg/g和12.68 mg/g。另外,还研究了纳米伊/蒙粘土对生活垃圾焚烧飞灰中主要重金属离子的吸附脱除过程,主要探究了其中含量较高的四种重金属离子(Zn²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺离子)的吸附过程。利用添加量为10 wt.%的纳米伊/蒙粘土吸附生活垃圾焚烧飞灰浸出液滤液中的重金属离子,纳米伊/蒙粘土对Zn²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺离子的吸附去除率均在90%以上,但Cd²⁺离子的去除率仅为50%。分别采用添加量为10 wt.%和20 wt.%的纳米伊/蒙粘土吸附模拟飞灰长期填埋的浸出液中重金属离子,添加量为20 wt.%纳米伊/蒙粘土对重金属的吸附效果优于添加量为10 wt.%纳米伊/蒙粘土,其中Zn²⁺、Pb²⁺、Cu²⁺和Cd²⁺等重金属离子的吸附去除率超过了50%。此外,还探究不同添加量的化学添加剂对纳米粘土吸附飞灰浸出液中重金属离子的影响。加入1 wt.%硫化钠后,浸出液中主要重金属离子都达到良好的去除效果,均在90%以上。主要原因是:一方面是形成络合物,不溶于酸;另一方面是硫化钠调节了溶液pH值。最后,本论文给出了经实验所获得的结论及其今后工作的展望。