水体重金属污染已是当今世界面临的主要环境问题之一,严重影响人们的生产和生活活动。黏土矿物因其具备无毒、廉价等特点越来越多地被应用到环境重金属的治理和修复中。针对目前污水与底泥中出现的多种重金属复合污染问题,本论文以凹凸棒黏土为材料,采用锆改性的方法,研究锆改性凹凸棒对水体与底泥中砷、铅与镉的污染控制。研究发现,当凹凸棒与氧氯化锆质量比为1：2时所制备的锆改性凹凸棒(Zr-ATP)对As3+、Ass+、Pb2+、Cd2+均有较好的吸附性能,这主要是由于纳米锆离子已经成功负载到凹凸棒的纳米孔道中,增强了原状凹凸棒(ATP)的活性,从而增加了Zr-ATP对重金属的吸附容量。批处理实验表明,Zr-ATP对As3+、As5+、Pb2+、Cd2+等温吸附符合Freundlich吸附等温线模型,吸附动力学实验表明,Zr-ATP对As3+、As5+、Pb2+、Cd2+动力学吸附符合准二级动力学方程,相关系数都达到0.999以上,当吸附剂投加量为8g/L,Zr-ATP对As3+、As5+、Pb2+、Cd2+吸附最优。经过3次脱附试验后,Zr-ATP对As3+、As5+、Pb2+、Cd2+仍有较好的吸附性能,表明Zr-ATP吸附剂有良好的再生循环性能。从实际应用的角度考虑,对ATP进行混合造粒,并采用低温(200℃)烧结处理,制备不易水解的颗粒态凹凸棒,对颗粒凹凸棒进行锆改性处理,制备颗粒态锆改性凹凸棒颗粒,基于固定柱吸附动态试验,研究制备材料对不同重金属的吸附效果。结果表明,适宜水流速为5.0ml/min, Zr-ATP吸附剂延长了穿透时间,提高了吸附剂的饱和吸附量,Zr-ATP吸附剂对As3+、As5+、Pb2+、Cd2+的饱和吸附量分别增加了40.87%、63.75%、30.21%、48.15%,由于吸附剂与重金属离子接触时间短,导致动态吸附量远低于静态吸附量。采用不同种类凹凸棒(白云石凹凸棒、700℃热改性凹凸棒、ATP、Zr-ATP)和原状沸石6种材料对复合污染底泥进行固定化试验,并基于BCR形态提取研究底泥中重金属的形态变化。结果表明,随着固化剂添加量的增加,固化剂对底泥的固化效果越好,当Zr-ATP固化剂施加量为10%时,6种固化剂对底泥的固化效果最好,6种材料中Zr-AT能显著降低底泥中酸可提取态的铅和镉,使酸可提取态的铅和镉降低14.75%和28.99%,残渣态的铅和镉增加了11.22%和6.58%,毒性浸出程序实验(TCLP)表明,铅和镉的TCLP浸出量减少了62.04%、85.32%。生物评估研究方法(SBET)表明,铅和镉浸出量减少了63.60%和51.48%,这些结论表明,固化剂不仅改变了底泥中重金属铅、镉的形态百分含量,而且降低底泥中重金属的生物有效性。