镉是环境的主要重金属污染物之一,其生物毒性强,治理困难。水体镉含量超标不仅严重危害环境,还对人体健康造成了巨大的威胁,探究含镉废水的修复治理技术成为环境修复领域的需求之一。我国贝壳资源产量丰富且价格低廉,贝壳的主要组成为CaCO₃和有机质,其中Ca-O构成的晶格构造可以对不同的金属离子产生一定的容纳作用,这就使以贝壳粉为原料的镉修复技术成为可能。本试验以天然和高温处理贝壳粉为试验材料,研究其对溶液中镉离子的吸附过程,通过对改性和天然的贝壳粉吸附量的差异,探讨其吸附作用机理。主要结论如下:1.在溶液初始浓度值一定的条件下,贝壳粉对Cd²⁺的吸附速率先增大后逐渐减小,在吸附初期,贝壳粉对Cd²⁺的吸附作用迅速提高,随着反应的进行,在吸附中期,贝壳粉的吸附速率逐渐减缓,最终达到吸附平衡。贝壳粉的表面积及其活性吸附点位数量是其吸附能力的关键。在同等的吸附时间下,溶液的初始浓度越高则贝壳粉对Cd²⁺的吸附量越高。天然贝壳粉的吸附能力高于高温处理的贝壳粉,当温度为25℃、吸附振荡时间在48h时,天然蛏子壳粉的最大平衡吸附量为471.32mg/g。2.通过对比两种贝壳粉对吸附Cd²⁺的准一级、准二级动力学模型以及颗粒内扩散模型相关参数,可以发现,对于未处理的贝壳粉而言准二级动力学吸附拟合模型相关系数更高,而对于高温处理后的贝壳粉而言,两种动力学吸附模型均可以很好的描述吸附过程。两种贝壳粉对Cd²⁺的吸附为准二级动力学吸附,R²均达到0.99,贝壳粉吸附Cd²⁺的速率被化学吸附所控制;根据分析颗粒内扩散模型的参数可知,整个反应过程的相关系数R²均低于各个反应阶段,说明体系内存在着其他控速步骤。3.对于天然贝壳粉来说Langmuir等温模型可以更好的拟合吸附过程,说明其对Cd²⁺的吸附可能为单分子层;对于高温处理的贝壳粉而言Langmuir和Freundich两种等温模型都能够较好的拟合吸附过程,其对Cd²⁺的吸附可能为表面不均匀的多分子层吸附。通过吉布斯（Gibbs）热力学拟合方程参数计算发现,△G都为负值,这说明了贝壳粉对Cd²⁺的吸附可以自发进行。△H的值在7.73²6.58之间,说明贝壳粉对Cd²⁺的吸附过程为物理吸附与化学吸附并存。所有△S值都为正,且随着溶液初始浓度的升高而降低,说明在发生吸附反应后,体系的离散程度增大,贝壳粉对Cd²⁺的吸附过程为系统自由度增大的过程。4.通过SEM和EDS分析结果表明,高温焙烧会破坏贝壳粉的晶体结构,使贝壳粉所提供的吸附点位大大减少;同时贝壳粉中多孔结构和角质层被破坏以及晶格溶解都导致贝壳粉对Cd²⁺的吸附性能降低。高温还会使可溶性有机质以及CaCO₃受热分解,不溶性有机质也逐步降解,被有机物键结的Ca²⁺逐渐成为游离态,贝壳粉的晶体结构破坏后其孔隙率减小,也阻碍了Cd²⁺向贝壳粉颗粒内扩散,这说明贝壳粉原有的晶体结构是其吸附水体中Cd²⁺的关键因素。