重金属离子是土壤和水中的主要污染物质，近年来对环境的污染日益严重。天然矿物及其改性产物在环保领域的应用，为矿产资源的开发与利用和环境的绿色治理提供了一条新路。我国一水硬铝石型铝土矿资源丰富，分布集中。本文根据晶体化学、溶液化学理论，采用原子吸收光谱、X射线衍射、红外光谱、综合热分析、原子力显微镜、扫描电子显微镜、Zeta电位测定和BET比表面积测定等近现代测试方法，对一水硬铝石的焙烧相变、行星球磨过程以及对重金属离子吸附性能进行了研究。一水硬铝石在485℃左右脱除羟基，相变为刚玉；采用CoatsRedfer积分法算得热分解反应平均活化能为268.67KJ／mol；升温速率越快，一水硬铝石热分解法应越滞后；随着煅烧温度增加，一水硬铝石对Cu²⁺和Zn²⁺的吸附能力先增大后减小，焙烧温度为500℃时吸附量最大。经过行星球磨后一水硬铝比表面积增大，晶格无序化明显，反应活性增强。随着溶液pH值的增大，一水硬铝石对Cu²⁺，pb²⁺，Zn²⁺的吸附能力增强，对CrO₄^2-吸附能力减小；一水硬铝石对四种金属离子不同浓度的等温吸附模型与langmuir等温式有很好的相关性；溶液温度和一水硬铝石加入量对吸附效果有影响。在CrO₄^2-存在下，一水硬铝石对重金属阳离子吸附会有促进作用；在Cu²⁺，pb²⁺，Zn²⁺三种离子在矿物表面的竞争吸附顺序为：Cu²⁺＞pb²⁺＞Zn²⁺。通过溶液化学计算，从理论上分析了四种重金属离子和一水硬铝石在溶液中的水解平衡；研究了不同pH值条件下四种重金属离子的存在形式；借助晶体化学知识和原子力显微镜等手段对吸附机理进行了探讨。