特殊污染物控制是饮用水领域的重要研究内容，砷、锑、氟等是饮用水源中常见的有毒阴离子，如何有效去除控制上述污染物是国内外高度关注的难题。　　天然水体中砷主要以As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的形式存在，电中性As(Ⅲ)较电负性As(Ⅴ)更难去除，将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)再通过后续吸附工艺去除，这是饮用水除砷的最佳去除策略。铁锰复合氧化物可实现As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的同时一步去除。锑和砷为同族元素，二者有不少相似的化学性质。但研究显示，Sb(Ⅲ)较Sb(Ⅴ)更容易去除，锑的最佳去除策略为还原-吸附，但在工程层面上实现Sb(Ⅴ)还原非常困难。因此，开发高效除锑吸附材料尤为必要。为此，本研究以铁盐原位水解反应为基础制备了具有巨大比表面积和丰富吸附位点的吸附剂in-situ FeOxHy。研究显示，in-situ FeOxHy可同时高效去除Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)，且二者在其表面均主要生成内层络合物。在pH=5时其对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的最大吸附容量分别为12.77mmol/g和10.21 mmol/g，且Freundlich模型能够很好的描述其吸附过程。在pH为3-10范围内，Sb(Ⅴ)吸附量随着pH升高而降低而Sb(Ⅲ)吸附量却增加，这主要是由二者的主要形态带有相反的电荷所致。硫酸盐和碳酸盐对二者的吸附影响不大，磷酸盐显著抑制Sb(Ⅴ)的吸附但对Sb(Ⅲ)吸附影响很小。连续流动态试验证实了in-situ FeOxHy工程应用的可行性，其平衡吸附容量为1mg/g，pH和载体大小为其主要工艺控制参数。　　国内外对具有相似化学性质的砷和锑在共存体系下的竞争吸附行为研究较少。研究显示，二者在共存体系存在复杂的竞争吸附行为，且不同形态砷锑之间的竞争作用有明显不同。具体而言，不同形态的砷和锑在羟基氧化铁上发生竞争吸附时，二者吸附量均较单一体系发生不同程度下降。就吸附速率而言，Sb(Ⅲ)会降低As(Ⅲ)的吸附速率，而As(Ⅲ)会提高Sb(Ⅲ)的吸附速率;Sb(Ⅴ)会提高As(Ⅲ)的吸附速率，而As(Ⅲ)会降低Sb(Ⅴ)的吸附速率;As(Ⅴ)和Sb(Ⅴ)均能促进彼此的吸附速率;As(Ⅴ)会提高Sb(Ⅲ)的吸附速率，而Sb(Ⅲ)会降低As(Ⅴ)的吸附速率。此外，研究发现，二者引入先后顺序和间隔时间对竞争吸附行为也有影响，二者引入时间间隔对吸附剂总的吸附量影响不大，但间隔时间越长则先引入的离子最终吸附量越大，反之后引入的离子吸附量越小。表面络合模型结果显示，As(Ⅴ)和Sb(Ⅴ)在羟基氧化铁表面均形成单齿双核络合物。羟基氧化铁表面有两类羟基:一类为As(Ⅴ)和Sb(Ⅴ)共有吸附点位，二者在此吸附点位可竞争吸附;另一类为Sb(Ⅴ)的专属吸附点位。　　目标污染物与吸附剂之间的相互作用将对彼此的形态产生影响，进而显著影响污染物去除性能，但国内外对此关注较少。以铝盐除氟过程为基础，系统研究了基于铝盐凝聚与吸附过程的铝、氟形态相互作用，并在此基础上研究了铝盐混凝和in-situ Al2O3·xH2O吸附除氟性能与机制。研究显示，铝盐混凝除氟效果优于in-situ Al2O3·xH2O吸附，实现某实际高氟地下水达标的铝投量分别为30和160mg/L，且最佳pH范围均为6-7。在混凝除氟过程中铝盐水解消耗水中碱度，并发生了自由态氟向络合态氟的转化，且提高铝投量可促进络合态氟的形成;对比而言，吸附过程中络合态氟生成量很少。氟离子的存在会影响铝离子水解，并可有效促进溶解态铝离子和铝氟络合体向颗粒态沉淀的转化。另一方面，铝氟络合作用会促进in-situ Al2O3·xH2O铝离子的溶出和释放，且在酸性pH和高氟铝比条件下更为显著。这降低了可用于吸附除氟的有效in-situ Al2O3·xH2O沉淀含量，进而对氟的去除产生不利影响。现场中试试验证实，铝盐混凝除氟优于in-situAl2O3·xH2O吸附除氟，氟达标的平衡吸附量分别为85.2和25.1 mg F/g Al;铝氟络合体生成对于混凝除氟表现出更佳的除氟性能具有重要作用。　　受地球环境化学的作用，有时会出现砷氟共存现象。应用in-situ Al2O3· xH2O同时去除砷氟结果显示，铝氟络合作用和氟吸附到in-situ Al2O3· xH2O表面降低的zeta电位会降低As(Ⅴ)的吸附，而As(Ⅲ)的去除受氟的影响很小。电负性的As(Ⅴ)对氟吸附的抑制作用要远远大于As(Ⅲ)。　　铁、铝盐凝聚与原位生成的金属氧化物吸附可有效去除水中砷、氟、锑等有害阴离子，而污染物与絮凝剂、吸附剂之间的相互作用对其去除有重要影响。