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凹凸棒粘土(ATP)是一种八面体层状镁铝硅酸盐矿物,具有特殊的强度及结构、高的比表面积、较强的吸附性和脱色能力等特点,因此该粘土作为吸附剂在废水处理中具有较广的应用范围和明显的成本优势。此外,凹凸棒粘土单根纤维符合纳米材料的尺度标准,有较好热稳定性,如果能充分分散在聚合物内,凹凸棒粘土将是一种很有潜力的一维增强材料。将聚丙烯酰胺及聚吡咯等高聚物对重金属离子的强络合特性与凹凸棒的高比表面、优良的机械性能相结合,可制备出一类高效复合型重金属离子吸附剂。本文以改性凹凸棒粘土为载体,分别与甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺和吡咯聚合成复合材料并分别考察了材料的力学性能和对重金属离子的吸附性能。主要研究内容如下：1.研究凹凸棒粘土/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的制备条件及其力学性能。采用高温活化、十六烷基三甲基溴化铵和KH-570对凹凸棒粘土进行有机改性,研究了各种有机试剂对凹凸棒粘土的改性效果；对凹凸棒粘土/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的形貌特征进行了结构表征并对其力学性能和热稳定性等进行了研究。结果表明：改性凹凸棒粘土与PMMA的相容性良好,在PMMA中分散均匀。当凹凸棒粘土的加入量在1.5%时,其综合力学性能较佳。2.制备了凹凸棒粘土/聚丙烯酰胺复合材料并研究了其吸附性能。采用高温活化、盐酸和KH-570对凹凸棒粘土进行改性,制备了凹凸棒粘土/聚丙烯酰胺复合材料并研究其对Cu(Ⅱ)的吸附性能；考察了pH值、时间、温度等条件对Cu(Ⅱ)吸附效果的影响。结果表明：对水中Cu(Ⅱ)的吸附过程符合二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程。其最大吸附容量可达到225.71mg/g解吸附实验表明,该凹凸棒粘土/聚丙烯酰胺复合材料对于Cu(Ⅱ)的吸附具有良好的可再生性能,可以重复使用5次。3.研究了Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)在凹凸棒粘土/聚丙烯酰胺复合材料上的竞争吸附。考察了pH值、时间、温度等因素对竞争吸附的影响,并对数据进行了动力学和热力学拟合,对竞争吸附的结果进行了评价。结果表明：对于竞争吸附过程,Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)均满足二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程。在Hg(Ⅱ)、 Cu(Ⅱ)双离子体系的溶液中,凹凸棒粘土/聚丙烯酰胺复合材料对Hg(Ⅱ)具有更好的选择性。解吸附试验表明,该复合材料对于Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)都具有较好的可重复使用性能。4.研究了Ni(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)在凹凸棒粘土/聚吡咯复合材料上的竞争吸附。考察了凹凸棒粘土和聚吡咯的比例、吸附剂用量、时间、温度等吸附条件对竞争吸附的影响,对竞争吸附的结果进行了评价并对其机理进行了初步探讨。结果表明：竞争吸附的最优条件为：凹凸棒粘土与毗咯的比例为1：1,反应时间为1h,用量为0.06g。该复合材料对于Ni(Ⅱ)的吸附符合Freundlich等温方程,而Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir等温方程。在双离子竞争体系中,该复合材料对于Cr(Ⅵ)具有较好的选择性,对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量可达139.41mg/g。