工业废水中的重金属锌离子对人类的生存和身心健康有严重的危害。矿物法治理废水中重金属离子,因原料来源广、成本低、无二次污染等特点而倍受欢迎。水钠锰矿是最常见的层状锰氧化物矿物,也是吸附重金属离子能力最强的锰氧化物矿物,在自然界的产出有六方和三斜晶系两种,前人对水钠锰矿与重金属离子的研究侧重于六方晶系水钠锰矿(H-birnessite,简称H-birn),而三斜晶系水钠锰矿(Na-birnessite,简称Na-birn)在土壤/水体中的地球化学行为尚不清楚。因此,本文采用合成的Na-birn为材料,与Zn2+溶液进行反应,研究Na-birn对Zn2+的吸附效果,并探讨反应机理。为了研究不同反应时间、不同pH值和不同Na-birn用量对吸附Zn2+的影响,在温度为25℃,摇床振速为150 r/min,Zn2+初始浓度为163.90 mg/L,溶液体积为20 ml的条件下开展系列实验,结果表明:Na-birn对Zn2+的吸附随反应时间和Na-birn用量的增加而增加,随pH的增加而减少。单因素最佳实验条件为:pH=3.03,Na-birn用量0.12 g,反应6 h后,溶液中Zn2+的浓度为0.09 mg/L,Mn2+的浓度为0.36 mg/L,pH为6.35,达到国家污水综合排放一级标准,且无二次污染。将Na-birn与H-birn对Zn2+的吸附效果进行对比,在pH=3.03,其他反应条件相同的情况下(Zn2+初始浓度163.90 mg/L),Na-birn与Zn2+反应后溶液中Zn2+浓度为4.10 mg/L,Zn2+的去除率为97.50%,H-birn与Zn2+反应后溶液中Zn2+浓度为142.25 mg/L,Zn2+的去除率为13.21%,Na-birn的去除效果远远优于H-birn。采用XRD、SEM+EDS、XPS和ICP-AES等测试方法,探讨Na-birn对溶液中Zn2+的吸附机理,得出:在pH=3.00-4.03的酸性介质条件下,三斜晶系水钠锰矿向六方晶系水钠锰矿转换,并消耗溶液中的H+。同时因锰氧八面体中Mn3+的歧化反应产生八面体空位,使Zn2+进入H-birn层间,通过专性吸附作用吸附在八面体空位的上下方,或以物理吸附的方式存在于矿物表面。由上可见,在合适的实验室条件下,三斜晶系水钠锰矿对Zn2+具有良好的吸附去除效果,反应后的溶液符合国家污水综合排放一级标准,无二次污染。Zn2+以专性吸附形式存在于矿物结构中,或以物理吸附方式存在于矿物表面。这为Na-birn对土壤/水体中重金属离子的净化处理提供基础理论依据。