为探究膨润土-钢渣复合颗粒对酸性矿山废水中重金属离子的去除效果及净化机理,采用宏观、微观实验相结合的方法对复合颗粒处理Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺四种重金属离子废水进行了探究,初步揭示了复合颗粒对重金属离子的吸附、离子交换、络合反应、化学沉淀及聚沉机理及规律。通过复合颗粒处理废水过程Na⁺、Ca²⁺释放等当量的测定,揭示了复合颗粒对重金属离子的阳离子交换作用主要发生在反应前5¹0min,通过XRD微观测定颗粒层间距变化进一步揭示发生了阳离子交换作用,且测定反应后复合颗粒层间距明显变大,其变化后层间距的大小与有效水合离子半径顺序一致。通过测定不同离子强度下复合颗粒对重金属离子的去除量,可以确定在反应前300min均有外表面络合作用。并通过XRD测定反应前后复合颗粒有新的与Si-O相结合的矿物相产生,结合FT-IR测定反应后复合颗粒表面官能团的变化进一步揭示发生了外表面络合作用。通过复合颗粒、脱碱颗粒、单独加碱对四种重金属离子的总去除效果和实验现象的对比,揭示了吸附、化学沉淀作用几乎发生于整个过程;同时根据去除量分析对比、实验现象及SEM测定的不同时刻吸附后复合颗粒形貌特征,揭示了复合颗粒表面被沉淀包裹后还会通过聚沉作用继续吸附重金属离子及沉淀,即发生了吸附-聚沉协同作用。复合颗粒对四种重金属离子的吸附过程均遵循准二级动力学模型;反应初期,吸附速率受液膜扩散控制;30min后,受颗粒内扩散控制。通过多元体系下复合颗粒对多种重金属离子的处理实验,确定了多元体系下各种重金属离子之间的去除规律;揭示了吸附顺序遵循优先吸附规律,其中复合颗粒对四种重金属离子的优先吸附顺序为:Fe²⁺>Cu²⁺>Zn²⁺>Mn²⁺。符合前人的经验研究,并进一步揭示了吸附、沉淀、聚沉协同作用机理及规律。