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铅、铬、砷等重金属离子及放射性同位素137Cs对环境危害极大，是国家重点治理的污染物。在治理上述重金属离子的诸多方法中，吸附法是最简便、高效且应用广泛的一种方法，但在实际应用中受限于吸附效能（吸附容量、吸附速率、去除率及性价比）。因此，良好的吸附剂是实现上述重金属离子去除的关键。硅藻土具有天然的微孔结构及表面活性官能团，对重金属离子的吸附具有天然结构优势及性价比，但天然硅藻土吸附容量较低，需要对其进行改性。因此，对硅藻土进行表面修饰以提高其吸附活性及吸附容量成为研究的重点。 本课题采用水热法，以KMnO4为锰源，合成了α-MnO2纳米线化学修饰硅藻土;以AlCl3·6H2O为铝源，十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂，制备了束状结构γ-AlOOH/Al2O3改性硅藻土。详细研究了各工艺条件对样品形貌、比表面积的影响。当水热温度为90℃、反应时间为12h时所制备的硅藻土基α-MnO2样品为线状纳米结构，比表面积为178m2/g;当水热温度为180℃、反应时间为3h时，所制备的硅藻土基γ-AlOOH为束状纳米结构，比表面积为125m2/g;样品经过500℃煅烧后形成硅藻土基γ-Al2O3，其仍为束状纳米结构，比表面积为147 m2/g。 分别采用XRD、SEM、TEM、BET、TG/DSC、FT-IR、XPS等技术对样品进行了表征。依据表面电荷及晶体生长理论、能量最低原理，分别对纳米线状α-MnO2及束状结构γ-AlOOH在硅藻土上的生长机理进行了探讨。研究表明反应初期，Mn原子首先在硅藻土表面缺陷处形核长大，形成片状δ-MnO2亚稳相;随后，片状结构逐渐转变为线状α-MnO2稳定相。Al3+在水溶液中水解，形成带有正电荷的Al羟基氧化物[Al(OH)n+3-n](n=1～3)，与硅藻土表面硅羟基Si-O-发生电中和反应;表面活性剂则形成超分子胶束[C12H25-OSO3-]n，与[Al(OH)n+3-n](n=1～3)发生静电反应，引导产物γ-AlOOH卷曲形成束状纳米结构。 本文研究评价了线状α-MnO2/硅藻土样品对Cr6+、As5+的吸附及束状γ-AlOOH/硅藻土、γ-Al2O3/硅藻土对Cs+及Pb2+的吸附性能。研究表明，线状α-MnO2/硅藻土对Cr6+、As5+的最大吸附量分别为197.6mg/g、108.2mg/g。束状γ-AlOOH/硅藻土、γ-Al2O3/硅藻土对Pb2+、Cs+的最大吸附量分别为357.1mg/g、416.7mg/g及53.2mg/g、73.0mg/g。采用XPS及FT-IR技术对吸附前后样品进行了测试并对吸附机理进行了初步探索。经过改性后的硅藻土对四种金属离子均存在化学吸附;且γ-AlOOH/硅藻土及γ-Al2O3/硅藻土对Pb2+、Cs+的吸附模型均符合Langmuir模型。