本发明公开了一种吸附Pb²⁺和/或Cd²⁺的柱撑改性硅藻土及其制备和应用方法，具体方法是：根据需要配制一定摩尔浓度的柱化液；将配制好的柱化液与纯化硅藻土按照[Al]/硅藻土摩尔质量比10-15mmol/g在60-80℃条件下反应120-180min，之后置于烘箱中于105-120℃活化16-18h，即得聚羟基铝柱撑改性硅藻土。与水洗、酸洗、焙烧、微波等现有的硅藻土改性方法相比，本发明能显著提高硅藻土对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附性能，改性后硅藻土对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附容量与硅藻土原矿相比分别提高了31.1％和45.7％，且工艺简单、能耗较低，酸洗过程产生的废液可用作废水处理絮凝剂，无二次污染。