随着现代工农业的快速发展,人类生产生活过程中产生了大量的重金属废水,使水体污染加剧,严重威胁了人们的生命健康和生态系统的稳定。目前,国内外处理重金属废水的方法很多,主要有吸附法、电解法、氧化还原法、离子交换法、膜分离法等,这些方法的应用各有针对性,而且大部分已经得到普遍使用。矿物吸附技术作为新兴的废水处理技术,在重金属污染治理领域受到越来越多的关注。矿物吸附法的吸附材料来源广泛,价格低廉,并且可以回收,在环境保护和重金属回收方面具有巨大的优势。开发这种安全、高效的吸附材料,对于解决重金属污染的水环境问题有着重要意义。本文以蜂巢石为研究对象,首先介绍了它在废水处理领域的研究进展和应用实例,然后通过理化试验对蜂巢石的结构特征和相关性质进行了研究分析,发现其具有一定的阳离子吸纳能力。在此基础上以Mn2+、Cr6+、Pb2+、Cd2+为吸附对象,通过静态吸附实验,研究蜂巢石对重金属离子的吸附性能,探索重金属废水处理的新技术、新方法和新工艺。并且利用吸附动力学模型、吸附等温线模型和结构表征,进一步揭示蜂巢石对重金属离子的吸附机理。研究结果表明:蜂巢石表面孔隙发育较好,比表面积较大,是一种优质的吸附材料。比表面积的大小不仅与其产地有关,还与其粒径的大小有关,一般粒径越小比表面积越大。蜂巢石的结晶度很高,基本在87%以上,晶体结构为硅氧四面体的骨架结构,表面带有负电荷,能够吸纳一定电量的阳离子。晶型完整,晶粒与晶粒之间的间距较小,在2.8641nm~2.9976nm之间,容易产生微孔,有利于增加其有效的吸附空间。孔隙特性研究发现,微孔和中孔是蜂巢石吸附行为的主要参与者(孔半径5~70A),最理想的吸附位置为孔半径在5.6A左右的孔隙。静态吸附实验结果表明,蜂巢石的投加量和溶液的pH值是影响吸附效果的重要因素,蜂巢石吸附Mn2+、Pb2+、Cd2+的最佳条件为:pH=5,投加量0.4g/L,初始浓度5mg/L,此时吸附效果最好,去除率达到80%以上,吸附量超过10.00mg/g;蜂巢石吸附Cr6+的最佳条件为:pH=2,投加量0.3g/L,初始浓度5mg/L,此时吸附效果最好,去除率可以达到99.61%,吸附量在17.00mg/g左右。蜂巢石对低浓度的重金属废水处理效果较好,吸附反应速率较快,30min内基本完成吸附,1h便能达到动态平衡。Lagergren拟一级动力学方程和Langmuir吸附等温线方程可以较好地描述蜂巢石对Mn2+、Cr6+、Pb2+、Cd2+四种重金属离子的吸附过程,以物理吸附为主化学吸附为辅,由单分子层吸附过渡到多分子层吸附。吸附完成后蜂巢石的表面变得平整光滑、密实紧凑,晶粒增大,晶面间距减小,说明蜂巢石对重金属离子的吸附是有效的,金属离子填满了表面孔隙,占据了活性位点,甚至有些金属离子已经进入到蜂巢石的内部,填充在晶粒之间。