有机修饰黏土吸附有机、重金属污染物的研究对于降低污染物在土壤环境中的活动性,避免其进入生物链,进而保护生态环境和人体健康具有十分重要的意义和应用前景。为了探索不同黏土、复配修饰剂类型下,两性复配修饰黏土的修饰机制、表面特征及其对有机和重金属污染物的吸附特征和实际应用,本研究采用2:1型黏土膨润土和1:1型黏土高岭土作为复配修饰基质,分别以十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)作为基础两性修饰剂,阳离子型修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和阴离子型修饰剂十四烷基磺酸钠(STS)作为复配修饰剂复配修饰两种黏土,分析了BS-12在黏土上的修饰机制以及DTAB和STS在BS-12修饰黏土上的复配修饰机制,并系统研究了BS-12、BS-12+DTAB(STS)复配修饰黏土的TOC含量、比表面积、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、热重(TG)、扫描电镜(SEM)等表面特征,在此基础上考察BS-12+DTAB复配修饰黏土和BS-12+STS复配修饰黏土对菲和Cr(Ⅵ)的吸附特征,同时研究应用200%BS(200%CEC BS-12修饰)和100%BS+100%DT(100%CEC BS-12+100%CEC DTAB复配修饰)膨润土改良塿土和应用200%BS膨润土和生物炭复合材料改良塿土对Cr(Ⅵ)和菲的吸附能力,目的在于建立起两性复配修饰黏土的复配修饰机制-表面特征-吸附效应之间的构效关系,以期为两性复配修饰黏土的理论和实际应用提供依据。研究主要获得以下结论:(1)BS-12在黏土表面上的修饰模式以及DTAB或STS的复配修饰均存在离子交换模式和疏水模式,当离子交换模式进行到一定程度疏水模式才会出现。BS-12修饰膨润土(BS膨润土)和BS-12修饰高岭土(BS高岭土)的疏水初现(开始出现疏水修饰模式)转折点分别是42.20%CEC和29.11%CEC,疏水优势(疏水修饰开始超过离子交换模式)转折点分别是101.42%CEC(膨润土)和59.77%CEC(高岭土);DTAB复配修饰在离子交换(25%BS)、疏水初现(50%BS)和疏水优势(100%BS)3种修饰模式BS膨润土的疏水初现转折点分别为30.40%CEC、17.26%CEC和-3.34%CEC,而3种修饰模式BS高岭土分别在DTAB复配修饰比例16.80%CEC、7.63%CEC和0.68%CEC时开始出现疏水修饰;STS复配修饰离子交换模式(25%)BS膨润土在修饰比例15.93%AEC出现STS疏水修饰,STS复配修饰已经出现疏水修饰模式(>50%)的BS膨润土和3种不同修饰模式BS高岭土均直接出现疏水修饰。研究表明,黏土CEC是决定BS-12疏水初现转折点和疏水优势转折点、DTAB修饰不同修饰模式BS黏土出现疏水修饰模式比例的主要因素,AEC是决定STS修饰不同BS黏土出现疏水修饰模式比例的主要因素。(2)BS膨润土和BS高岭土的TOC含量均有BS-12疏水优势模式>疏水初现模式>离子交换模式的顺序;比表面积(SBET)随BS-12修饰比例增大而减小;BS膨润土的d001层间距随BS-12修饰比例增大而增大,BS-12修饰高岭土的d001层间距和K-CK均无差别,证实BS-12在膨润土上为插层修饰,在高岭土上为外表面修饰;BS+DT(BS-12+DTAB复配修饰)膨润土和BS+DT高岭土的TOC含量均随DTAB修饰比例的增大而增大。BS+DT膨润土随DTAB修饰比例的增大SBET逐渐减小,而BS+DT高岭土随DTAB修饰比例的增大SBET先增大后减小。25BS(离子交换模式)和50BS(疏水初现模式)膨润土,随DTAB复配修饰比例的增加d001层间距增大,而100BS(疏水优势模式)膨润土随DTAB复配修饰比例增大层间距保持不变。BS+DT高岭土的d001层间距和K-CK均无差别,同样证实DTAB在BS膨润土上为插层修饰,在BS高岭土上为外表面修饰;离子交换模式(25%)BS膨润土经STS修饰后TOC含量持续增加、比表面积持续下降、层间距持续增大,而疏水初现模式(50%)、疏水优势模式(100%)BS膨润土经STS修饰后的TOC含量随STS修饰比例的增大先减小后增大,比表面积先增大后降低,层间距则差别不大。不同修饰模式BS高岭土经STS修饰后TOC含量均持续增大、比表面积持续减小,层间距保持不变。研究显示,STS复配修饰BS膨润土和BS高岭土表面均为外表面修饰。(3)红外图谱特征分析确定BS-12、DTAB和STS都修饰到了膨润土和高岭土中。BS膨润土和BS高岭土总失重率顺序均有疏水优势模式>疏水初现模式,随着BS-12修饰比例的增大,BS膨润土和BS高岭土表面分别出现松散度逐渐升高和片层剥离数量增多;BS+DT复配修饰膨润土和高岭土在相同BS修饰(疏水优势)模式下,DTAB修饰比例越大,总失重率越大,TOC含量是决定土样热重总失重率的关键因素。随着DTAB复配修饰比例的增大,BS+DT膨润土和高岭土表面分别出现表面光滑度逐渐增加和片层堆积度增强;离子交换模式、疏水优势模式BS膨润土随STS复配修饰比例的提高,土样表面的有机化程度增大和碎片化程度增大;离子交换模式、疏水优势模式BS高岭土经STS复配修饰后,土样表面分别出现片状结构的数量增加和光滑、致密度增强。(4)BS膨润土和BS高岭土对菲吸附量均在BS-12疏水优势模式>疏水初现模式>离子交换模式。BS膨润土和BS高岭土对菲的吸附等温线分别为协同吸附的模式和分配吸附模式,TOC含量是决定BS膨润土和BS高岭土吸附菲的决定因素;25BS+DT和50BS+DT膨润土和BS高岭土对菲吸附量均为DTAB疏水优势模式>疏水初现模式>离子交换模式,疏水优势模式(100%)BS膨润土经DTAB复配修饰后对菲的吸附能力差异不大;DTAB复配修饰不同修饰模式BS膨润土后,吸附等温线从分配吸附模式向饱和吸附模式转变。BS+DT高岭土对菲的吸附为分配吸附模式。TOC含量是决定BS+DT修饰膨润土和高岭土吸附菲的决定因素;BS+ST膨润土和高岭土对菲的吸附均为分配吸附模式,相同BS修饰模式下,菲吸附量均随STS复配修饰比例的增大而减小,黏土AEC是决定STS复配修饰BS黏土吸附菲的主要因素。(5)BS膨润土对Cr(Ⅵ)的吸附量存在BS-12疏水优势模式>疏水初现模式>离子交换模式,吸附等温线分别为协同吸附类型(离子交换模式)、分配吸附类型(疏水初现模式)和饱和吸附类型(疏水优势模式),BS高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附均保持线性吸附特征,不同修饰模式BS高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附量差异不大;BS+DT膨润土和BS+DT高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附量均保持DTAB疏水优势模式>疏水初现模式>离子交换模式的规律,吸附等温线分别为协同吸附类型(离子交换模式)、分配吸附类型(疏水初现模式)和饱和吸附类型(疏水优势模式),BS+DT修饰高岭土对Cr(Ⅵ)的吸附均保持线性吸附特征;BS+ST膨润土和高岭土对总Cr的吸附随BS离子交换模式向疏水优势模式转变,吸附模式由饱和吸附向分配吸附转变,相同BS修饰模式下,BS+ST膨润土和BS+ST高岭土对总Cr吸附量随STS复配修饰比例的增大而增大;CEC是决定BS、BS+DT和BS+ST修饰黏土吸附Cr(Ⅵ)的主要因素。(6)不同质量分数200%BS(B200B)和100%BS+100%DT(B100B/100D)修饰膨润土加入到塿土中能够增强对Cr(Ⅵ)的吸附量,吸附量为天然塿土的1.52~5.12倍。同等条件下,添加B200B后的塿土对Cr(Ⅵ)的吸附能力更强;CS1:2[生物炭:200%BS修饰膨润土(B200B)=1:2],CS1:1(生物炭:B200B=1:1)和CS2:1(生物炭:B200B=2:1)三种复合吸附剂的添加均提升了塿土吸附Cr(Ⅵ)的能力,相同添加量下,Cr(Ⅵ)吸附量随着生物炭比例的增加而增大;2%和5%添加量下,塿土对菲吸附量表现为CS1:2>CS2:1>CS1:1>塿土,而10%添加量下为CS1:2>CS1:1>CS2:1>塿土。复合吸附剂中B200B添加比例越高,塿土对菲的吸附效果越好,10%CS1:2塿土对菲的吸附量达到塿土的13.00倍。复合吸附剂中生物炭添加比例越高,越能够促进Cr(Ⅵ)的吸附,10%CS2:1塿土对Cr(Ⅵ)的吸附量是塿土的13.61倍;采用B200B和生物炭复合材料改良塿土吸附Cr(Ⅵ)和菲具有实际应用价值。