随着重工业的的发展,我国水体中重金属离子的含量越来越高,汞（Hg）、铬（Gr）、镉（Cd）、铅（Pb）、铜（Cu）等重金属离子通过食物链严重影响人类的健康。如何将水中的重金属离子移除一直是环境工程领域研究的前沿问题之一。常规的方法是将沸石粉或改性粉煤灰、煤矸石等粉体材料撒入污水中,通过粉体将水中的重金属离子吸附并沉淀在污泥,实现对水体的净化。但这种方式吸附效率低,产生的污泥因含大量的重金属离子转变为危废,造成二次污染。针对上述问题,本论文采用改性煤矸石发泡制备高通孔率、高比表面积的多孔材料,利用吸附过滤的方法降去水中重金属离子,结合脱吸技术,实现多孔材料的循环利用。本课题通过查阅国内外煤矸石的研究利用现状、多孔材料的制备方法,参考粉煤灰、高炉矿渣改性类及沸石类材料作为吸附剂的研究基础上,提出了一种制备高通孔率、吸附重金属离子能力强的多孔材料的方法。本文以煤矸石粉为主要原料,加入发泡剂和造孔剂,通过发泡、改性、养护的工艺制备出了高通孔率、高比表面积的多孔材料,利用ICP研究了其对重金属离子的吸附性能,探索了吸附热力学和吸附动力学模型。利用XRD、SEM、TG-DSC等研究了其对Pb²⁺的吸附机理。研究结果表明:（1）水固比、发泡剂和造孔剂掺量、焙烧温度等对多孔材料的吸水率、表观密度、孔隙率等有重要的影响。多孔材料的吸水率随着水固比的增加先增大后减小,随着造孔剂添加量的增加先增加后减小,随铝酸盐水泥掺量的增加逐渐增加,随发泡剂的增加逐渐增加;多孔材料的表观密度随着造孔剂含量的增加逐渐减小,随着发泡剂加入量的增加逐渐下降。（2）多孔材料的最佳制备工艺:78%的煤矸石、11%的铝酸盐水泥、10%的造孔剂和2.2‰的铝粉与一定量的氢氧化钠混合均匀,水固比0.68,经过850℃煅烧2h,60℃养护6h之后,得到煤矸石多孔材料的性能最佳,吸水率为131.5%,表观密度为0.30,对Pb²⁺的吸附率为99.91%。（3）通过对原料和多孔材料进行XRD、SEM、TG-DSC表征得出:煤矸石本身具有发达的孔隙结构适合做重金属吸附剂;试验制备出的多孔材料具有不规则孔隙结构,比表面积大,活性大,对Pb²⁺的吸附性能良好。（4）煤矸石基多孔材料对Pb²⁺的最佳条件为:在室温下,100 mL初始浓度为100mg/L的Pb²⁺溶液中,加入0.8 g吸附剂,吸附时间10min,煤矸石基多孔材料对Pb²⁺的吸附率达到99.92%,吸附量为12.48 mg/L。（5）吸附热力学研究表明:Freundlich等温吸附模型能更好的描述煤矸石基多孔材料对Pb²⁺的吸附过程,说明一定条件下,多孔材料表面粗糙不光滑,吸附过程并不是简单地单分子层吸附且吸附容易进行。吸附动力学研究表明:多孔材料对Pb²⁺的吸附主要符合拟二级动力学。