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随着我国工业化和城镇化的不断发展,其废水排放量逐年增加,造成大量水体被污染。近几年,我国出台了许多环境保护政策,加大了环境保护力度,水质虽然在逐渐改善,但是水中氨氮、磷和重金属含量过高导致的水体富营养化和重金属污染现象依旧严重。本课题采用水热合成技术制备出主要矿物相为C-S-Hgel和托贝莫来石的硅酸盐滤料,研究其物理性能和水解性能,并将滤料应用于污水处理领域,去除水中的氨氮、磷和镍离子污染物。本论文以具有火山灰活性的粉煤灰为硅质原料,水泥和石灰为钙质原料,采用水热合成技术制备了以C-S-Hgel和托贝莫来石为主要矿物相的L系硅酸盐滤料。该滤料性能优良,不仅强度高,其单球强度最高达到10.52MPa;而且滤料孔隙发达,比表面积达到8.53～14.147m~2/g,孔容积最高达到0.085 m~3/g;滤料在水溶液中会缓慢释放出钙离子,并使水体维持碱性氛围。通过研究发现L系硅酸盐滤料与水接触720min后溶液的p H维持在10.0-10.5范围内,钙离子浓度达到22.53mg/L;对滤料的供碱释钙过程和机理进行详细研究,发现其释放趋势为先迅速上升后速率变缓,最终达到水解平衡状态;滤料的供碱释钙是由于材料孔溶液中的钙离子与水溶液中存在浓度差,导致钙离子向水溶液中扩散,从而破坏了材料内部的固液平衡,使材料水化产生的C-S-Hgel和托贝莫来石水解,释放出钙离子。将硅酸盐滤料用作曝气生物滤池（BAF）的填料,开展氨氮污水处理实验,并选用市场上在售的石英砂滤料在同一实验条件下做对比。结果表明由于硅酸盐滤料的供碱作用不断中和微生物硝化反应产生的氢离子,避免了体系内酸度的积累,使得体系运行30天p H值仍然保持在7以上,维持了硝化反应的持续进行,氨氮去除率一直维持在100%左右;而石英砂滤料体系由于缓冲溶液的缺失,硝化反应产生的氢离子大量累积,使得体系运行30天p H降到5.38,抑制了硝化反应的进行,氨氮的去除率降低到10%以下。本论文继续开展了硅酸盐滤料对水中磷的静态吸附和动态吸附实验,发现滤料对水中的磷有良好的吸附性能,其静态饱和吸附量达到2.10mg/g;对其吸附机理进行探究,发现该吸附过程最符合Langmuir等温模型和拟二级动力学模型,表明该过程是受化学吸附控制的单层吸附过程;其吸附过程是滤料释放的钙离子与磷酸根发生反应和滤料本身孔隙的物理吸附作用两者共同完成。结合滤料本身对水中磷良好的去除能力,将滤料应用BAF开展滤料对水中氨氮、磷的同步处理实验。发现该滤料对水中4-6mg/L磷的去除达到80%以上,同时不影响微生物对氨氮的去除,对70-90mg/L氨氮的去除率依旧可以保持在99%以上;滤料水处理后矿物相稳定,表面和内部均附着丰富的微生物,生物相容性好。以粉煤灰、石英尾泥、硅藻土以及天然沸石为不同的硅质材料,采用水热合成技术制备对重金属Ni2+吸附性能较好的硅酸盐滤料。发现沸石滤料（Z100）对水中的Ni2+的吸附性能最好,对100-500mg/L Ni2+的去除率达到99%,其饱和吸附量达到11.67mg/g。Z100对Ni2+的吸附过程最符合Langmuir等温模型和拟二级动力学模型,表明该过程是受化学吸附控制的单层吸附过程,并对其吸附机理进行探究,发现该过程是滤料释放的OH-与Ni2+发生反应产生沉淀作用,沸石和铝代托贝莫来石的离子交换作用以及滤料本身孔隙的物理吸附作用共同完成。