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吸附法具有操作简单、去除效率高、不产生或很少产生二次污染且吸附剂可循环使用等优点,因而受到人们关注。氧化铝被联合国环境规划署(UNEPA)认定为高效去除砷污染的吸附剂之一。但传统氧化铝对砷的吸附存在容小、吸附速率慢且pH范围窄等不足。本论文系统研究了介孔氧化铝、稀土和过渡金属改性的介孔氧化铝对As(Ⅴ)的吸附行为、特征和机理。本研究所取得的结论(成果)归纳如下：1.用非离子表面活性剂为模板在室温下合成了介孔氧化铝。与传统方法相比较,该合成方法具有如下特点：①非离子表面活性剂成本低、毒性小且易生物降解；②以水为合成介质,避免了传统方法中有机溶剂的大量使用；③室温合成,避免了高温晶化(≥100℃),有利于降低能耗；④以异丙醇铝替代传统方法中的仲丁醇铝,大大降低了合成成本。2.研究了制备条件(铝源和焙烧温度)对介孔氧化铝吸附As(Ⅴ)性能的影响,得出最佳的铝源为异丙醇铝,最佳焙烧温度是400℃；最优吸附剂MA-R-400吸附As(V)的最优pH范围(3.0-6.5)大于商业氧化铝(5.5-6.0),其在近中性(pH=6.6±0.1)条件下,饱和吸附容量为36.6mg/g(大于已有报道的传统氧化铝—15.5mg/g)；3.利用响应曲面优化法对影响介孔氧化铝MA-R-400吸附As(V)性能的因素进行优化研究,得出溶液pH和初始浓度是影响吸附性能的关键因素,吸附温度和时间对其吸附性能的影响较小,该吸附剂吸附As(V)的最优吸附条件为吸附时间720min,温度60℃,pH3.90,初始As(V)浓度130mg/L,此时吸附容量是39.06mg/g。此外,对不同pH条件下的吸附机理进行详细的研究,得出pH=2.0(酸性)时,介孔纯氧化铝通过氢键和静电作用两种方式分别吸附溶液中的H3As04和H2AsO4-; pH=6.6(近中性)时H2As04和HAsO42可与纯氧化铝的质子化羟基官能团通过静电作用而吸附；pH=10.0(碱性)时,H2As04和HAsO42与吸附在纯氧化铝酸性位点上的OH-通过离子交换反应来进行吸附。4.首次系统地研究了稀土金属(Ce、Y、Eu、Pr和Sm)改性介孔氧化铝对As(V)吸附性能的影响,得出稀土金属Y、Sm、Eu和Pr改性的介孔氧化铝对As(V)的吸附容量显著增加,分别为改性前的1.70倍、1.48倍、1.44倍和1.37倍,但Ce改性的介孔氧化铝对As(Ⅴ)的吸附容量略有下降(0.85倍)；Y的最佳负载量为10wt.%;吸附剂10%Y-MA吸附As(Ⅴ)的最优pH范围(2.5-7.5)大于介孔氧化铝(3.0-6.5)。此外,对不同pH条件下的吸附机理进行详细的研究,得出pH=2.0(酸性)时,H2AsO4-借助溶液中大量的抗衡离子H+吸附在10%Y-MA的碱性中心；pH=6.6(近中性)时,H2AsO4-和HAsO42-通过静电作用吸附在含有抗衡离子H+的10%Y-MA碱性中心和载体氧化铝的酸性中心；pH=9.0(碱性)时,H2AsO4-和HAsO42--在10%Y-MA上的吸附主要是通过(a)与吸附在载体一氧化铝酸性中心的OH-进行离子交换反应来吸附,(b)与氧化钇碱性中心通过抗衡离子H+来吸附。5.首次系统地研究了过渡金属(Fe、Cu、Co、Zn和Ni)改性的介孔氧化铝对As(Ⅴ)吸附性能的影响,得出改性后介孔氧化铝对As(Ⅴ)的吸附性能显著增加,过渡金属Fe、Cu、Co、Zn和Ni改性介孔氧化铝对As(Ⅴ)的吸附容量是改性前的2.63倍、2.04倍、1.77倍、1.58倍和1.30倍；硫酸铁改性介孔氧化铝吸附As(Ⅴ)的性能明显优于氯化铁和硝酸铁改性的；Fe的最佳负载量为10wt.%;10%FeS-MA吸附去除As(Ⅴ)的pH范围(2-11)明显大于介孔氧化铝和稀土改性介孔氧化铝。此外,对不同pH条件下的吸附机理进行详细的研究,得出pH=2.0(酸性)时,H2As04-通过静电作用吸附在10%FeS-MA上；pH=6.6(近中性)和pH=9.0(碱性)时,带正电荷的10%FeS-MA通过静电作用吸附溶液中的H2AsO4-和HAsO42-。6.介孔纯氧化铝、10%Y-MA和10%FeS-MA对As(Ⅴ)的吸附都属于吸热反应,升高温度有利于吸附反应的发生；它们对As(Ⅴ)的吸附动力学都符合准二级动力学方程,即“表面反应”是其吸附速率的控制步骤；共存阴离子NO3-和对SO42-它们的吸附性能几乎没有影响,但PO43-和F-的存在会使它们对As(Ⅴ)的吸附性能急剧下降。7.介孔铝基材料中吸附剂比表面积不是影响它们吸附As(Ⅴ)性能的主要因素,但介孔氧化铝的吸附性能受材料介孔数量和羟基数量的影响,改性材料吸附性能受负载活性成分的种类和量的影响。