Целью работы являлось установление ключевых физико-химических параметров, характеризующих сорбционное поведение природного диоктаэдрического смектита по отношению к ионам кобальта (II) в водных растворах сульфата кобальта, а также идентификация доминирующего механизма сорбции. Оценено влияние кислотности раствора на сорбционные свойства. Показано, что смектит диоктаэдрический характеризуется широким плато сорбции в диапазоне рН > 4. Проведенный анализ показал, что экспериментально полученные изотермы сорбции удовлетворительно аппроксимируются как классической моделью Ленгмюра, предполагающей мономолекулярную адсорбцию на однородных активных центрах, так и моделью Дубинина-Радушкевича, описывающей процесс с позиции теории объемного заполнения пор (ТОЗМ). Рассчитаны удельная площадь поверхности сорбента (по результатам сорбции Co(II)), константа сорбционно-десорбционного равновесия (константа изотермы Ленгмюра). Согласованность результатов, полученных при применении двух независимых моделей, подтверждает адекватность и непротиворечивость экспериментальных данных. Рассчитанные значения эффективной энергии сорбции для исследованной системы свидетельствуют о том, что сорбция ионов Co(II) на поверхности диоктаэдрического смектита протекает преимущественно по механизму физической сорбции. Данный механизм характеризуется преобладанием обратимых и относительно слабых по своей энергетике взаимодействий между сорбентом и сорбатом, таких как электростатические и вандерваальсовы силы. Установленный физико-химический механизм закономерно объясняется спецификой строения применяемого природного алюмосиликата, характеризующегося незначительным содержанием в его структуре функциональных групп, обладающих высокой хелатирующей способностью по отношению к ионам переходных металлов (например, карбоксильных или фенольных), а также ограниченное число ионогенных групп, способных к ионному обмену.