氧化碳纳米管对水体中汞的吸附性能
碳纳米管表面改性及其吸附水中污染物的研究进展
化 工 技 术 与 开 发
第 ４３卷
酸钠溶 液处 理纯 化碳 纳米管 ，碳 纳米 管被剪 短 ，表面 是 以无组织 的非 晶体状态 附着 于 ＭＷＮＴｓ的 ，相 比
被含 氧 官能 团修饰 ，改 性碳 纳 米 管对 Ｐｂ 的吸 附量 ＭＷＮＴｓ，对 Ｃｕ 的 吸 附能 力提 高 了 １００％，ＭｎＯ，最
摘 要：简述 了碳 纳米管的结构 、性质及 优异的吸附性能 ，介绍 了碳 纳米管 的表 面改性 方法 ，总结 了对不 同
目标物吸 附效果 的差 异。表面改性有利于碳纳米 管对水 中重金属离子 的吸附 ，对不同的有机污染物而言 ，不 同的
修饰官能团的吸附效果差异较大 。指出了吸附竞争和提高选择性等是未来需要研究的方向。
碳纳米管为疏水性材料 ，其范德华引力较强 ，表
发生相互作用 ，一般在 中空管腔 内壁和端 口处发生 氧化反应 ，引入化学官能 团，大 幅提高 了其 比表 面 积 ，并加强了在非极性溶剂中的分散性。
共 价 键 修饰 改 性 最 先是 通 过 氧化 剂 化 学 切割 ， 采 用混 酸 和其他 氧化 性溶 液 氧化碳 纳米 管并 用于水 中污染物 的吸附试 验研 究。王荣华等 嘲采用次氯
和有机化合物废水处理的常用方法之一 ，其 中吸附 时在表面修饰一定数量 的活性官能 团，从而改善水
法应 用 比较广 泛 ［１－２１。
相 中碳纳 米管 吸 附有毒 有害 污染 物 的特性 。表 面官
碳纳米管是具有独 特 中空结构 的一维纳米 材 能化 改性 是 吸附水 中痕 量或 低浓 度 的 目标 污染物 的
１ 碳纳米管 的结构和性质
２ 改性 方 法
最初 碳纳 米管 表 面改性 是通 过共 价键 修饰来 实 现 的，之后学 者为了保 持其 良好的结构性能 ，逐渐 采用非共价键法改性 ，包覆或负载金属、氧化物 、氮 化物、硫化物 、生物分子等以实现碳纳米管的表面改
碳纳米管对水污染物的吸附研究
碳纳米管对水污染物的吸附研究随着城市化进程的加速和工业生产的不断扩张，水污染已经成为全球性问题。
水污染不仅给生态环境带来极大的破坏，还直接影响人类的身体健康和经济发展。
因此，寻找更加有效的水污染物处理方法成为了当前重要的研究方向。
近年来，碳纳米管因其特殊的物理和化学性质引起了广泛关注。
本文旨在探讨碳纳米管对水污染物的吸附研究进展。
碳纳米管是一种由碳原子排列成的管状结构体，具有高度的结晶性和稳定性。
碳纳米管的内壁和外壁都能够与其他分子形成强酸或碱的作用，具有惊人的吸附能力。
因此，碳纳米管被广泛应用于各种领域，包括能源、材料、生物医学等。
在水污染处理领域，碳纳米管可以高效地吸附有机物、无机物、重金属等污染物质，具有去除水中有害物质的潜力。
对于有机物的吸附，碳纳米管可以有效地去除苯酚、草甘膦等污染物。
这些化合物由于其高度的毒性和难以降解的特性，一旦进入水体就会对水生生物造成巨大的危害。
而碳纳米管的作用则是通过化学吸附、物理吸附等不同机制，将这些污染物质从水中剔除。
除了有机物，无机物也是水体中的一种不容忽视的污染物。
有人研究了碳纳米管对硝酸盐、氨氮等无机污染物的去除效果，发现碳纳米管能够去除70%-100%的硝酸盐和氨氮。
而碳纳米管用于重金属离子的吸附也取得了很好的结果。
研究表明，碳纳米管对镉、铬、铅等重金属离子有很高的亲和性，且具有高吸附容量和快速吸附速率。
这说明碳纳米管在水污染物处理方面具有很大的应用潜力。
虽然碳纳米管对水污染物有很好的去除效果，但研究人员也发现，碳纳米管的吸附效果受多方面因素影响。
例如，碳纳米管的形态和结构、电荷密度、水质环境等因素都会影响其吸附能力和吸附速率。
因此，基于碳纳米管的水污染物处理技术仍需要进一步的研究和完善。
总之，碳纳米管在水污染物处理领域具有广泛的应用前景。
其吸附能力强且对环境友好，是当前节能环保的重要手段。
未来的研究将集中于通过改变碳纳米管的形态结构、调控表面性质等手段，以提高其吸附能力和去除效率。
碳纳米管净水材料的应用
碳纳米管净水材料的应用作者：宫艳萍高欣尹文利来源：《中国新技术新产品》2013年第12期摘要：碳纳米管（CNTs）的特性使其能够作为良好的吸附剂去除饮用水中的污染物。
本文对CNTs的特性及应用前景进行分析。
研究表明CNTs作为给水系统的新型净水材料在去除污染物方面有良好的应用前景。
关键词：吸附；碳纳米管；净水材料中图分类号：TQ08 文献标识码：A目前常用的饮用水的深度处理材料是粉末活性炭（PAC），但PAC净水存在微生物泄漏使水二次污染的问题。
近年来，纳米水处理技术在国内外取得了一定的效果。
纳米材料，如碳纳米管（CNTs），具有特殊的水处理能力并且能够有效地去除化学污染物和生物污染物。
CNTs作为吸附剂，能够去除重金属离子，有机物如多环芳香烃，细菌及蓝藻毒素等污染物。
本文对CNTs作为净水材料的的特性及应用前景进行分析。
1 CNTs的材料特性CNTs是一种新型纳米材料，是由石墨原子单层绕同轴缠绕而成或由单层石墨圆筒沿同轴层层套构而成的管状物，其直径一般在一到几十个纳米之间，长度远大于其直径。
几十个到几百个独立的纳米管在范德华引力的作用下粘结在一起形成聚合孔，这些聚合孔能提供非常大的比表面积，可以吸附细菌和病毒等污染物。
CNTs的吸附可发生在四个区域，这四个区域分别是：CNTs相通的中空结构，管与管之间的空隙，纳米管束的边界或纳米管的外表面。
原始CNTs具有自然的内在细胞毒素，可以防止病原体在它的表面生长并且有可能增强CNTs吸附过滤器的自净能力，而PAC过滤器表面生长病原微生物并且形成微生物的膜，会导致微生物在水中泄漏污染水源。
经过单壁和多壁的CNTs处理后细菌的生理受到损害，这表明病原体不会在碳纳米管过滤器积累，并且这些溶解性的细胞经过反冲洗可以去除。
也就是说，细胞毒素对提高微生物的去除效率有间接作用，因为CNTs能够同时吸附和灭活病原体而其它以碳为基础的过滤器只能够吸附病原体。
因此从CNTS的材料特性上来说，它是一种水处理的良好材料。
胺化处理的纳米孔炭材料上汞(II)离子吸附性能
ｐ ｅ ｅ ｃ ｆａ ｕ ｄ ｎ ｕ ｃ ｉｎ ｌ ｒ ｕ ｓ （ｅ ，一 ＣＯｏＨ ｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｂ ｎ ａ ｔｆ ｎ ｔ ａ ｇ ｏ ｐ ｉ ． ｏ ． ，一 ＯＨ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ｆｔ ｅ ＮＣ ｍａｅ ｉｌ ｉ ）ｏ ｈ ｕ ａ ｅ ｏ ｈ ｔ ｒ ｓ Ｓ ｆ ａ
ｔ ｅ ＮＣ－ ｈ ＥＤＡ ａ ｅｒ ｓ ｓ ｉ ｒ ａ ｉ ｅ ｙ ｈｇｈ Ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ｉ ｕ ｈ ａ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ． ｏ ｏ ｅ ｔ ａ ｅ ｍ ｔ ｉ ｗａ ｔ ｌ ｅｌｔ ｌ ｉ ． ａ ｅ ｎ ｖ ｒ ｓ ｃ ａｒ ｃ ｅ ｉ ｔ ｅ ｕｔ ｗｅ ｐｒ ｐ ｓ ｈ ｔ ｈ ａｌ ｌ ｖ ｏ ｚ ｏ ｓ ｔ
ｂ ｎ ｆ ｉ Ｉ ｏｒｔ ｅ ｉｔｏ ｕ ｔ ｎ ｏ ａ ｇ ｕ ｅ ｅ ｃａ ｈ ｎ ｒ ｄ ｃ ｉ ｆ ａ Ｉ ｒ ｅ ｎ ｍｂ ｒ ｏ ｍ ｉｏ ｆ ｎ ｔ ｎ Ｉｇ ｏｕ ｓ ｒ ｓ ｌｎ ｎ ｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｃ ｆ ｉ ｆ ｏ ｅ ｆａ ｎ ｕ ｃ ｉ ａ ｒ ｐ ｅ ｕｔ ｇ ｉ ｈ ｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｏ ｉ ａ ｕ ｄ ｎ ａ ｉ ｃ ｎ ａ ｎ ｎ ｐ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ Ｓ ｒ ｃ ｆｔ ｅ ＮＣ ａ ｅ ｉ ｌ ． ｅ ｅ ｂ ｓｃ ｓ ｅ ｉ ｓ ｃ ｔ ｒ ｃ ｂ ｎ ａ ｔ ｓ ｃ Ｎ— ｏ ｔ ｉ ｉ ｇ ｓ ｅ ｉ ｓ ｏ ｈ Ｕ ｆ ｅ ｏ ｈ ｂ ａ ｍ ｔ ｒ ｓ Ｔｈ ｓ ａ ｉ ｐ ｃ ｅ ａｎ ｉ ｅ ａ ｔ ａ ｎ
摘 要 ： 研 究 了纳 米 孔 炭（ Ｃ） Ｅ Ｉ 胺 修 饰 的 ＮＣ材 料 （ Ｃ Ｅ Ａ 对 水 溶 液 中 汞 离 子 的 吸 附 性 能 ． 果 表 明 ： Ｃ Ｎ Ａ ， Ｎ －Ｄ ） 结 Ｎ 材 料 对 汞 离 子 具 有 吸 附 能 力 ： 乙 二胺 修 饰 后 ， 料 的 吸 附 性 能 显 著 提 高 ： 且 Ｎ — Ｄ 经 材 并 Ｃ Ｅ Ａ材 料 经 高 温 （７ ） ８ ３Ｋ 处 理 后 依 然 能够 保 持 良好 的吸 附性 能 ． 合 各 种 表 征 结 果 ， 以认 为 Ｎ 结 可 Ｃ材 料 表 面 所 富 含 的 一ＣＯＯＨ、 一ｏＨ等 基 团有 利 于 有 机 胺 配 体 的 引 入 ， 材 料 表 面 存 在 大 量 的 碱 性 含 氮 物 种 ． 类 碱 性 物 种 能够 与 汞 离 子 发 生 较 强 的相 使 这 互 作 用 ， 而 使 材 料 表 现 出 良好 的 汞 离 子 吸 附 性 能 ． 从
碳纳米管在水污染处理中的应用
碳纳米管在水污染处理中的应用水污染是当前全球面临的一大难题，人类已经感受到其严峻性质。
传统的水污染处理方式存在着许多弊端，如高成本、长处理周期和化学污染等问题。
碳纳米管作为一种新型材料，其结构特点与其它材料相比具有优势。
自2004年以来，碳纳米管在水污染处理领域得到了广泛的关注和研究。
下面我们将讨论碳纳米管在水污染处理中的应用。
首先，碳纳米管用于重金属离子去除。
重金属离子可以对健康和环境造成严重危害。
传统的水净化方法采用沉淀、过滤、氧化还原等技术，操作费时费力。
而碳纳米管可以快速去除水中的铅、铬、汞等重金属离子。
这是因为碳纳米管的结构可以吸附重金属离子，而且其表面积大，具有很高的吸附容量。
碳纳米管对于对水体中的污染物具有良好的选择性和高效的去除效果，因此在重金属污染处理方面有广泛的应用。
其次，碳纳米管可以作为水净化剂来去除有机污染物。
有机污染物是指污水中含有的有机物质，如苯系物、脂肪族化合物、生物可降解物质等。
这些有机物质不仅对环境造成污染，而且会导致水体变成黑色的色调，还会对生态环境和人类健康造成危害。
因此，有机污染物的去除变得尤为重要。
碳纳米管可以与有机污染物通过吸附相互结合，同时，由于其具有很高的比表面积，因此可以提供更多的化学反应位点。
另外，碳纳米管可以作为光催化剂来去除水中的有害物质。
光催化是一种能够将可见光转化为化学反应能的技术。
碳纳米管在光催化反应中表现出很好的性能，主要是因为它具有很高的光催化效率和可见性光催化能力。
光催化反应的光源为光照，可以充分利用自然环境的阳光来进行水净化。
最后，碳纳米管还可以作为传感器来检测水中污染物。
传统的水污染检测方法是基于光谱学和化学分析等技术。
与传统的检测方法相比，碳纳米管传感器可大幅提高检测速度、降低检测成本、提高检测灵敏性。
另外，碳纳米管的应用还可以通过防污染处理来改善水质，保护水源，确保人民的饮水安全。
总之，碳纳米管在水污染处理中具有广泛的应用前景。
碳纳米管溶胶对水中微量污染物的吸附去除性能研究
碳纳米管溶胶对水中微量污染物的吸附去除性能研究王金民;宋淑贞;张群【摘要】吸附法是目前最经济有效去除水中微量污染物的方法之一.经强酸表面氧化法制备的碳纳米管溶胶具有稳定的高效吸附性能.采用静态吸附法,对水中微量有机物和重金属进行同步吸附去除实验研究.结果表明,碳纳米管溶胶对水中的微量有机物和重金属具有很好的去除效能.这对微污染水的深度处理具有良好的应用前景.【期刊名称】《能源环境保护》【年(卷),期】2015(029)003【总页数】4页(P33-35,20)【关键词】碳纳米管;吸附;微量污染物;有机物;重金属【作者】王金民;宋淑贞;张群【作者单位】浙江省工业环保设计研究院有限公司,杭州310005;煤科集团杭州环保研究院,杭州311201;杭州市余杭区环境保护局,余杭311100【正文语种】中文【中图分类】TQ424水环境污染必然导致水源水水质的下降，增加饮用水中痕量或微量的化学污染物质，即微污染物质（包括天然有机物、合成有机物、重金属、硫化物以及水处理过程中产生的消毒副产物、可溶性微生物等），这类水中所含的污染物种类较多、性质复杂，但浓度较低，尤其是那些难于降解、易于生物富集和具有三致作用的优先控制有毒有机污染物以及对动物机体产生毒理作用的重金属离子[1-3]。
水环境微污染已引起各国高度重视，为了保障城市供水安全，提高饮用水质量，建设部已颁布了新的饮用水水质标准。
新标准对水质提出了更高的要求，增加了对有机污染物、农药、重金属、消毒副产物和原虫类病毒体的检测项目。
新的饮用水水质标准的颁布对目前城市供水净化处理提出了新的挑战和更高要求[4]。
到本世纪初，微污染水净化技术己基本上形成了现在被人们普遍称之为常规处理工艺的处理方法，即:混凝、沉淀或澄清、过滤和消毒。
吸附法是目前最经济有效去除水中微污染物的方法之一[6-8]。
碳材料，尤其是活性炭，因为其较大的比表面积，独特的微孔结构，高度的表面活性和一定的吸附量等优点，被广泛的作为吸附材料应用于污水处理中，尤其对有机物有较好的吸附性能。
碳纳米管吸附水体污染物的研究进展
碳纳米管吸附水体污染物的研究进展
曹德峰;刘宝春;葛海峰;侯超;龚耀庭
【期刊名称】《广东化工》
【年(卷),期】2008(35)6
【摘要】碳纳米管是一种新型纳米材料,可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种类型,具有独特的物理和化学性质,其应用研究已成为当前的研究热点.文章介绍了碳纳米管的结构和性质,综述了碳纳米管对水体中金属离子、无机非金属离子以及有机物脂肪烃、芳烃、胺、酚等物质的吸附研究进展,并展望了碳纳米管在吸附方面的应用前景.
【总页数】4页(P54-57)
【作者】曹德峰;刘宝春;葛海峰;侯超;龚耀庭
【作者单位】南京工业大学,理学院,江苏,南京,210009;南京工业大学,理学院,江苏,南京,210009;南京工业大学,理学院,江苏,南京,210009;南京工业大学,理学院,江苏,南京,210009;南京工业大学,理学院,江苏,南京,210009
【正文语种】中文
【中图分类】X5
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1.磁性多壁碳纳米管吸附水中硝基苯酚异构体的研究 [J], 熊振湖;胡品;王璐
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4.改性玉米芯生物炭吸附水体污染物的研究进展 [J], 陆泽伟; 苏伟杰; 吴若彤; 谭杰安
5.功能化生物炭吸附水中无机污染物的研究进展 [J], 刘蕊;李松;罗璇;刘丹丹;张辉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
碳纳米管的制备、性质和应用进展
在化学传感器和生物传感器领域，碳纳米管的敏感度高、响应速度快，可检测 多种化学物质和生物分子。例如，多壁碳纳米管可检测空气中的有害气体分子， 单壁碳纳米管可检测生物体内的病毒和细菌。这些应用为化学和生物分析提供 了新的检测手段。
在硬材料制备领域，碳纳米管因其卓越的力学性能和热导率而被用于制备高性 能复合材料和耐磨材料。例如，将碳纳米管添加到塑料或橡胶中可显著提高材 料的强度、韧性和热稳定性。此外，碳纳米管还被用于制造刀具和轴承等耐磨 器件，其高硬度和高耐磨性使得这些器件的性能得以显著提升。
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碳纳米管的电子结构研究表明，它们具有金属性和半导体性两种类型，具体取 决于碳纳米管的层数和手性。碳纳米管的导电性能与金属导线相似，具有高电 导率。同时，碳纳米管还具有优异的热导率，可高达6000 W/m·K，远高于铜。
碳纳米管的应用：
由于其独特的结构和性能，碳纳米管在电子、化学传感器、生物传感器和硬材 料制备等领域具有广泛的应用前景。
3、生物医学领域
在生物医学领域，碳纳米管膜也展现出广阔的应用前景。由于其生物相容性和 良好的电性能，碳纳米管膜可以作为药物载体和细胞培养基底。研究表明，将 药物包裹在碳纳米管膜内，可以实现对药物的精确控制和靶向输送。同时，碳 纳米管膜还可以作为细胞生长支架，促进细胞的黏附和增殖。
4、电子器件领域
然而，尽管碳纳米管的研究已经取得了许多成果，但仍存在一些问题需要进一 步探讨。例如，碳纳米管的制备过程中，如何实现规模化生产并降低成本；在 性质方面，如何控制碳纳米管的形貌和性能；在应用方面，如何将碳纳米管更 好地应用到实际生产和科学研究中。
同时，随着科技的不断进步和创新，碳纳米管的研究和应用前景也日益广阔。 未来，可以进一步探索碳纳米管在其他领域的应用，如能源、环保、生物医学 等。此外，随着人工智能和大数据等技术的快速发展，可以预见碳纳米管的研 究和应用将越来越受到智能化和数字化的影响，这将会为碳纳米管的研究和应 用带来更多的机遇和挑战。
碳纳米管对水体重金属污染物的吸附_解吸性能研究进展
K FC o2+ = 0. 282 KFC u 2+ = 2 . 080
2 污染物的解吸
吸附非 均 质性 和 迟 滞 现 象是 有 机 化 合 物与 CNT s相互作用的两大基本特征 。解吸迟滞是指 [ 12] 解吸曲线和吸附曲线之间的发生偏离的现象 。 碳纳米材料是否存在解吸迟滞现象的影响因素 之一是它们在解吸时是否会发生变形重排现象。富
第 4期
杨孝智等 : 碳纳米管对水体重金属污染物的吸附 /解吸性能研究进展
693
化之后 , 会在末端及缺陷处引入很多含氧官能团, 这 些含氧官能团增加了碳管表面的负电荷, 能够给金 属离子提供很多孤对电子 , 增强了它们之间的阳离 子交换能力。因此 , 纯化之后的 CNT s 对重金属离 子的吸附力要强于未纯化的 CNT s的吸附力。而 离 子强度对重金属离子的吸附影响不大, 二价重金属 离子在 不同 CNT s 上的吸附能力按照 : Pb
尿素改性活性炭对水中汞离子的吸附性能研究
第45卷第23期2017年12月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.45No.23Dec.2017尿素改性活性炭对水中汞离子的吸附性能研究肖榕(铜仁职业技术学院，贵州铜仁554300)摘要：利用尿素对活性炭进行改性，制备了含氮活性炭ACN,并采用元素分析、％吸附-脱附以及X光电子能谱对改 性前后的活性炭进行了表征。
通过静态吸附实验研究了改性前后的活性炭AC和ACN对水溶液中汞离子的吸附性能。
研究结果 表明，含氮官能团的引人使得ACN对汞离子的最大吸附容量提髙到了 286. 32 mg/g。
ACN的适用范围非常广，最佳吸附pH值 范围为4 ~10。
关键词：除汞；活性炭；吸附；尿素改性中图分类号：X703 文献标志码：A文章编号：1001-9677(2017)23-0049-03A d s o r p t i o n o f H g2+ I o n s f r o m A q u e o u s S o l u t i o nb y U r e a D o p e d Ac t i v a t ed C a r b o nXIAO Rong(Tongren Polytechnic College，Guizhou Tongren 554300，China)Abstract: Nitrogen-containing activated carbon ( ACN) was prepared by modification with urea. Activated carbon samples before and after modification were characterized by elemental analysis，N2adsorption - desorption and X-ray photoelectron spectroscopy ( XPS). Aqueous Hg2+ adsorption properties by AC and ACN were investigated through batch experiments. Results indicated that the introduction of nitrogen - containing functional groups improved the maximum adsorption capacity to 286. 32 mg/g. The optimal pH for Hg removal was in a wide range of 4 〜10.Key words: mercury removal; activated carbon ；adsorption ；urea doped水体中的汞对动物和人体的危害非常之大。
氧化碳纳米管微柱固相萃取与氢化物原子荧光联用测定天然水中痕量
新 方法 ．
１ 实验部分
１ ． １ 仪器和 操 作条件
收稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － ０ ４ — ２ ８
作者简介 ： 高 瑞（ １ ９ ９ ０ 一） ， 女， 山西吕梁人 ， 山西师范大学化学 与材料科学学 院硕士研究生 ， 主要从事药物分析方面的研究 通讯作者 ： 范哲锋 （ １ ９ ６ ７ 一） ， 男， 山西 临汾人 ， Ｉ 西 师范 大学 化学 与材料科 学学 院教授 ， 主要从事光谱与色谱方面 的研究．
纳米管作为吸附剂与光谱和色谱技术联用已经成功应用于检测 Ｃ ｕ （ Ｉ Ｉ ） ， Ｎ ｉ （ Ｉ Ｉ ） ， Ｃ ｏ （ Ｉ Ｉ ） ， Ｐ ｂ （ Ｉ Ｉ ） ， Ｆ ｅ （ Ｉ Ｉ ） ， 和Ｚ ｎ （ Ｉ Ｉ ） １ ４ ］ ； Ｃ ｒ （ Ｉ Ｉ Ｉ ） 和Ｃ ｒ （ Ｖ Ｉ ） ¨ ； Ｃ ｕ （ Ｉ Ｉ ） 、 Ｐ ｂ （ ｉ ｉ ） 以及有机金属化合物 Ｊ ． 本 文采 用浓 硝酸对 多壁 碳纳 米管 表面进 行改 性 ， 并 将其 作 为微柱 的填充 材料 ， 研究 了影 响氧 化碳 纳米
汞是具 有 强毒性 的重 金属元 素之 一 ， 对 环 境 和人 类 的健 康影 响非 常 严 重． 由于 天然 水 中汞 的含 量 很 低， 并 且在 水体 微生物 的作 用下 易转 变成毒 性更 大 的有机 汞 ， 因此 ， 对 环 境水 样 中痕量 无 机 汞 的检 测具 有
重大 意义 ． 但是 ， 由于环境 样 品中汞 含量 低 且基 体 复 杂 ， 大 多 数仪 器 不 能 直接 进 行 测 定 ｌ １ Ｊ ． 为 了解 决这 个
表面氧化碳纳米管对水中有机物的吸附去除机理
表面氧化碳纳米管对水中有机物的吸附去除机理表面氧化碳纳米管对水中有机物的吸附去除机理1. 引言在当今社会，水资源的可持续利用和保护已经成为一个全球性的议题。
有机物是水污染的主要成因之一，因此研究开发高效的处理方法对于改善水质具有重要意义。
本文旨在探讨表面氧化碳纳米管对水中有机物的吸附去除机理，以期为相关领域的进一步研究和应用提供指导。
2. 表面氧化碳纳米管的特性2.1 简介表面氧化碳纳米管是一种新型的纳米材料，其独特的结构和化学性质赋予了它优异的吸附能力。
表面氧化碳纳米管具有高比表面积、大孔径和丰富的可调节表面官能团等特点，这些特性为其在水处理中的应用提供了良好的基础。
2.2 特殊结构和化学性质表面氧化碳纳米管的结构由层状石墨烯卷曲而成，形成中空管状结构。
这种结构赋予了它良好的导电性和机械性能。
表面氧化碳纳米管经过氧化处理后，表面会引入大量的氧含量，形成丰富的官能团，如羟基（-OH）、羰基（-C=O）和羧基（-COOH）。
这些官能团使其表面具有较强的亲水性，增加了与水中有机物相互作用的可能性。
3. 表面氧化碳纳米管对水中有机物的吸附去除机理3.1 π-π堆积作用表面氧化碳纳米管具有骨架上的石墨结构，石墨结构含有大量的π电子。
有机物中的大多数化合物也含有π电子，例如芳香环化合物。
当水中有机物与表面氧化碳纳米管接触时，由于π-π堆积作用，有机物分子便会与表面氧化碳纳米管形成相互吸引的力，从而发生吸附现象。
3.2 静电吸附作用表面氧化碳纳米管上的官能团，如羟基和羧基，具有极性。
而许多有机物分子中存在不同程度的极性官能团，例如羟基和胺基。
这种极性作用使得有机物分子与表面氧化碳纳米管之间存在静电吸引作用，有机物分子会被表面氧化碳纳米管的极性官能团吸附住。
3.3 疏水作用表面氧化碳纳米管的石墨骨架上存在大量非极性区域，这些区域可与水中的非极性有机物相互作用。
这种疏水作用会使得水中有机物分子在接近表面氧化碳纳米管时聚集在一起，形成较强的吸附能力。
纳米材料光催化降解水体污染物机制分析
纳米材料光催化降解水体污染物机制分析水体污染是当前全球环境问题的重要方面之一。
随着工业化和城市化的快速发展，各种有机物和无机物进入水体，对水生态环境和人类健康产生不可忽视的影响。
因此，寻找高效、经济、环保的水体污染物去除技术至关重要。
在这方面，纳米材料光催化技术被广泛研究和应用。
纳米材料具有较高的比表面积和良好的光催化性能，能够吸收可见光和紫外光，并将能量转化为激发态电子和空穴对。
这些活性物种能够降解水体中的有机物和无机物，从而有效去除水体污染物。
纳米材料光催化降解水体污染物的机制主要包括吸附、光催化和降解。
首先，纳米材料具有较高的比表面积，能够吸附水体中的污染物。
纳米材料表面的活性位点和孔道结构可以与污染物分子之间发生物理吸附或化学吸附。
这些吸附作用可以有效地捕获水体中的有机物和无机物，从而实现初步的污染物去除。
其次，纳米材料光催化能力使其成为高效降解水体污染物的重要工具。
当纳米材料吸收可见光或紫外光时，激发态电子和空穴对被产生出来。
激发态电子具有较高的还原能力，可以与水中氧气或其他氧化剂发生反应，生成一系列活性氧自由基（如羟基自由基）。
这些活性氧自由基具有很强的氧化能力，能够破坏水体污染物的分子结构和化学键，从而使其降解为低毒或无毒的物质。
最后，纳米材料光催化降解水体污染物的过程也涉及到一系列化学反应。
例如，纳米材料光激发产生的活性氧自由基可以与水中的污染物直接反应，引发氧化还原反应。
此外，光催化过程还可以催化水分子产生氢氧自由基，从而进一步增加氧化还原反应的速率。
这些反应一起构成了纳米材料光催化降解水体污染物的整个过程。
当然，纳米材料的光催化降解水体污染物的机制是一个复杂的过程，涉及到纳米材料的物理、化学和光学性质，以及水体污染物的种类和浓度等因素。
因此，对于不同的水体污染物，需要选择适当的纳米材料、光照强度和反应条件，以实现高效的降解。
总之，纳米材料光催化是一种高效、经济、环保的水体污染物去除技术。
表面氧化碳纳米管对水中有机物的吸附去除机理
篇一：表面氧化碳纳米管对水中有机物的吸附去除机理一、引言表面氧化碳纳米管（Surface-oxidized Carbon Nanotubes，SONTs）是一种具有高比表面积和优异吸附能力的新型材料，近年来在水处理领域备受关注。
本文将深入探讨SONTs对水中有机物的吸附去除机理，旨在为SONTs在水处理领域的应用提供理论基础。
二、SONTs的结构和性质1. SONTs的结构特点SONTs是一种碳纳米管表面经过氧化处理的产物，其表面含有大量羟基（-OH）、羧基（-COOH）等官能团。
这些官能团赋予SONTs良好的亲水性和亲吸附性。
2. SONTs的吸附性能由于其高比表面积和多孔结构，SONTs能够高效吸附水中的有机物，包括苯、酚、酮等。
三、SONTs对水中有机物的吸附机理1. π-π作用有机物分子中往往含有π电子体系，SONTs表面的碳纳米管结构同样具有π电子体系，因此有机物分子与SONTs之间存在π-π作用，使有机物分子被高效吸附。
2. 氢键作用SONTs表面羟基和羧基的氢原子与有机物中的氧、氮原子形成氢键，增强了有机物分子与SONTs之间的相互作用，有机物被吸附。
3. 表面电荷作用SONTs表面的羧基在水中解离为负离子，与正带电的有机物分子发生静电吸引，进一步增强了吸附效果。
四、SONTs在水处理中的应用前景SONTs具有较高的吸附能力和可控的表面官能团结构，在水处理领域具有广阔的应用前景。
通过调控其结构和官能团，可以实现对不同类型有机物的高效去除，为水资源的保护和可持续利用提供了新思路和新途径。
五、个人观点和总结SONTs作为新型水处理材料，具有巨大的开发潜力。
我认为在未来的研究中，可以进一步探讨SONTs的合成方法、表面官能团结构与吸附性能之间的关系，以及SONTs在实际水处理工程中的应用情况。
也需要重点关注SONTs的生物相容性和环境友好性等方面的问题，以确保其在水处理过程中的安全性和可持续性。
新型纳米材料在水资源净化中的应用优势
新型纳米材料在水资源净化中的应用优势随着人口的增加和经济的快速发展，水资源的污染问题日益严重。
为了解决这一问题，科学家们一直在不断研究新型材料和技术。
其中，新型纳米材料作为一种具有巨大潜力的材料，被广泛应用于水资源净化领域。
本文将介绍新型纳米材料在水资源净化中的应用优势。
一、纳米材料的介绍纳米材料是一种具有纳米级尺寸的材料，其具有特殊的物理、化学和生物学性质。
由于其特殊的表面活性和高比表面积，纳米材料具有吸附、催化、分离等方面的优良性能，在水资源净化中具有广阔的应用前景。
二、纳米材料在污水处理中的应用1. 吸附性能优势纳米材料具有高比表面积和丰富的表面官能团，能够有效吸附水中的有机物、重金属和其他污染物。
例如，纳米氧化铁可以高效去除水中的重金属离子，纳米炭黑可以吸附有机物质。
2. 催化性能优势纳米材料比传统材料更容易催化反应，可用于催化氧化、还原、分解等反应过程。
纳米钛酸钡是一种常用的催化剂，在水资源净化中广泛应用于催化降解有机污染物。
3. 分离性能优势纳米材料具有尺寸效应和独特的分子筛效应，可以通过调控其孔径和表面电荷性质来实现对溶液中不同成分的选择性分离。
纳米多孔陶瓷膜在水处理中被广泛应用于膜分离、离子交换等领域。
三、纳米材料在水资源净化中的应用案例1. 纳米银应用于抗菌净水器纳米银具有强烈的抗菌活性，可以通过抗菌纳米材料包覆在滤芯表面，使净水器具有杀菌功能，能够有效去除水中的细菌和病毒。
2. 纳米氧化锌催化降解有机物纳米氧化锌具有较高的催化活性，在紫外光的作用下能够快速降解有机物质，将其分解为无害的物质，达到净化水资源的目的。
3. 纳米复合材料在水处理中的应用纳米复合材料是指将不同性质的纳米材料复合在一起，以发挥各自的优势。
例如，将纳米氧化铁和纳米炭黑复合在一起，既可以去除水中的重金属离子，又可以吸附有机物质，实现多污染物的同时去除。
四、纳米材料在水资源净化中的挑战和前景尽管纳米材料在水资源净化中具有许多优势，但其应用还面临着一些挑战。
碳纳米管对水体有机污染物的吸附研究进展
的关注。Ｒｉｃｈａｒｄ 等 于 ２００３ 年 首 次 采 用 程 序 升 温 脱 附 法 用 ＭＷＮＴｓ吸附含量为 ｐｐｔ级 二 恶 英 等 低 挥 发 性 有 机 物。 发 现 吸附在碳管上二恶英的解吸能量是活性 炭 的 ３ 倍，γ－Ａｌ２Ｏ３ 的 ７倍 。 ［１４］ 当β－环式糊精／ＭＷＮＴｓ在 水 中 浓 度 为 ０．０４ｇ／Ｌ 时， 对４，４′ＤＣＢ 和 ２，３，３′－ＴＣＢ 的 去 除 率 可 达 ９６％ 和 ９５％ 。 ［１５］ 范德华力和疏水作用是主要的吸附机理。同时存在的空间位
苯酚、苯胺及 其 各 自 衍 生 物 等 极 性 有 机 污 染 物 在 ＣＮＴｓ 上 的 吸 附 受 结 构 和 官 能 团 的 影 响 。 ［１８－２０］ 它 们 在 ＣＮＴｓ上 的 吸 附量随着芳环、酚 羟 基 以 及 胺 基 等 极 性 官 能 团 数 目 的 增 加 而 增 加 。 ［１８－１９］ 同 时 ，羟 基 的 位 置 对 吸 附 量 也 会 产 生 不 同 的 影 响 。
诺 氟 沙 星 在 ＭＷＮＴｓ 上 的 吸 附 曲 线 符 合 Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ 和 Ｐｏｌａｎｙｉ－Ｍａｎｅｓ 模 型。 吸 附 量 按 ＡＣ ＞ ＭＷＮＴｓ－ＯＨ ＞ ＭＷＮＴｓ－ＣＯＯＨ 递减。疏 水 作 用 和 静 电 作 用 是 主 要 吸 附 机 理 。 ［２８］
１．１．２ 苯 及 苯 取 代 物 类 苯及其取代物是环境水体内常见的危害性较大的有机污
染物。ＭＷＮＴｓ对苯、甲 苯、乙 苯 以 及 对 二 甲 苯 （ＢＴＥＸ）等 常 见污 染 物 的 最 大 吸 附 量 可 达 ２１２ ｍｇ／ｇ、２２５ ｍｇ／ｇ、２５５ ｍｇ／ｇ 和２７４ｍｇ／ｇ。吸附量随二者接触时间及 ＢＴＥＸ 初始浓度的增 加而增加，但溶液离子强度和ｐＨ 对吸附的影响不大。其主要 吸附机 理 是 π－π 电 子 作 用 和 静 电 作 用［７］。１，２－ 二 氯 苯 在 ＣＮＴｓ纯 化 前 后 的 饱 和 吸 附 量 分 别 为 ：３０．８ ｍｇ／ｇ 和２８．７ ｍｇ／ ｇ，ＣＮＴｓ在较宽的 ｐＨ 范围（３～１０）内 均 对 其 具 有 良 好 的 吸 附 效果［８］。二甲苯的 吸 附 受 甲 基 在 苯 环 上 取 代 位 置 及 ＳＷＮＴｓ 表 面 含 氧 官 能 团 含 量 的 影 响［９］。
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第5卷第7期环境工程学报Vol ．5，No ．72011年7月Chinese Journal of Environmental EngineeringJul ．2011氧化碳纳米管对水体中汞的吸附性能研究陈光辉1崔皓1殷俊1李荣华2郑建中1*（1．南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室，南京210093；2．西北农林科技大学理学院，杨凌712100）摘要采用H 2SO 4-HNO 3混酸对多壁碳纳米管（MWCNTs ）进行氧化处理，并详细研究了氧化后碳纳米管（OCNTs ）对水中汞（Ⅱ）的吸附性能。
结果表明，经氧化后的OCNTs 对汞（Ⅱ）的最大吸附容量从氧化前的16.7mg /g 增至147mg /g ；溶液pH 值对OCNTs 的吸附性能有显著影响，最佳吸附pH 值范围为3 6，较低或较高的pH 值均会抑制OCNTs 对汞（Ⅱ）的吸附性能；同时氯离子的存在也会抑制汞（Ⅱ）的吸附。
关键词碳纳米管氧化汞吸附混酸中图分类号X703文献标识码A文章编号1673-9108（2011）07-1473-04Adsorption characteristics of oxidized carbon nanotubesfor mercury （Ⅱ）removal from aqueous solutionChen Guanghui 1Cui Hao 1Yin Jun 1Li Ronghua 2Zheng Jianzhong 1（1．State Key Laboratory of Pollution Control and Resources Reuse ，School of the Environment ，Nanjing University ，Nanjing 210093，China ；2．College of Science ，Northwest A＆F University ，Yangling 712100，China ）Abstract Multiwalled carbon nanotubes （MWCNTs ）were oxidized by mixing sulfuric acid and nitic acidand the adsorption properties of the oxidized product （OCNTs ）for Hg （Ⅱ）were examined．Results showed that the maximum adsorption capacity of OCNTs substantially increased from 16.7mg /g to 147mg /g．Solution pH had a major impact on Hg （Ⅱ）adsorption by OCNTs and optimal adsorption happened at pH 3 6．Existence of chloride ions decreased Hg （Ⅱ）adsorption because of the formation of aqueous Hg-Cl complex．Key words carbon nanotubes ；oxidation ；mercury adsorption ；mixed acids 基金项目：国家自然科学基金资助项目（20540420542，20377021）收稿日期：2010－03－10；修订日期：2010－04－15作者简介：陈光辉（1984 ），女，硕士研究生，主要从事水污染治理研究工作。
E-mail ：cgh057@gmail．com *通讯联系人，E-mail ：szheng@nju．edu．cn 碳纳米管（carbon nanotubes ，CNTs ）是由一系列碳五元环和六元环卷曲而成的，具有管状结构的一种新型碳纳米材料。
与传统材料相比，CNTs 具有机械强度高、吸收能力强、热稳定性好和电磁学性能好等优良性能，同时还具有中空的内腔和层状结构以及表面容易被修饰等优点，因此CNTs 在气体吸附［1］、催化剂载体［2］和金属纳米合成物［3］等方面有着潜在的应用前景。
近年来的一些研究结果表明，通过氧化处理对CNTs 进行改性制备氧化碳纳米管（OCNTs ），能够显著提高其对水体中Pb 2+［4，5］、Zn 2+［6］、Cd 2+［5，7］、Ni 2+［8］和Cu 2+［5］等重金属离子的吸附能力。
但有关OCNTs 对水体中常见重金属污染物Hg 的吸附性能的研究还鲜见报道。
此外，氧化前后碳纳米管物化性质的变化及水化学条件对汞吸附性能的影响也具有重要的研究价值。
为此，本文采用H 2SO 4-HNO 3混酸（体积比3ʒ1）对多壁碳纳米管（multi-walled carbon nanotubes ，MWCNTs ）进行了氧化处理，并研究了氧化前后材料物化性质的变化及其对材料汞吸附性能的影响。
1实验部分1.1实验材料实验所用的多壁碳纳米管（L．MWNTs-2040）购自深圳碳纳米港有限公司，超滤膜PES-100（聚醚砜，截留分子量10000）购自中国科学院上海应用物理研究所，Hg （NO 3）2·H 2O （纯度99%）购自Sig-ma-Aldrich 公司，硫酸（分析纯）、硝酸（分析纯）均购自南京化学试剂有限公司。
所有溶液均采用电阻环境工程学报第5卷率为18.2MΩ·cm的超纯水配制。
1.2碳纳米管的预处理、氧化改性及表征碳纳米管的预处理及氧化方法按照文献［9］进行，即先将碳纳米管样品置于1mol/L的HNO3溶液中搅拌清洗72h，在超滤杯中用超纯水洗至中性后，80ħ真空干燥至恒重，记为CNTs。
然后将4gCNTs置于150mL H2SO4-HNO3混酸（体积比3ʒ1）中，混合均匀后于70ħ回流8h，之后用NaOH中和体系中过量的酸，然后在超滤杯中用超纯水洗去碳纳米管样品表面残留的盐分，残渣于80ħ真空干燥至恒重，产物记为OCNTs。
氧化前后碳纳米管的物化性质主要通过比表面积测定、透射电镜等手段进行分析比较。
上述表征分别在比表面积测定仪（ASAP2020M+C，Microme-ritics，美国），透射电镜（JEM-2100，JEOL，200kV，日本）上完成。
1.3吸附实验采用经典的批处理法进行，即准确称取10mg 吸附剂置于50mL聚丙烯螺口离心管中，加入一定浓度的汞溶液（控制特定的水化学条件），混匀后置于控温振荡培养箱（25ʃ0.2ħ，150r/min）中平衡一定时间，过2层0.22μm滤膜，用原子荧光光谱法（AF-600型原子荧光光谱仪，北京瑞利分析仪器公司）分析滤液中Hg（Ⅱ）的浓度。
2结果与讨论2.1材料的表征碳纳米管氧化处理前后的透射电镜照片如图1所示，其中（a）为氧化前的碳纳米管，（b）为氧化后碳纳米管，图中黑色颗粒物为碳纳米管内部的金属催化剂。
由图1可知，氧化处理不但没有破坏碳纳米管的管状结构，而且经过强酸氧化处理后碳纳米管内大部分的金属催化剂被去除了。
表1CNTs及OCNTs的物化性质Table1Physicochemical properties of CNTs and OCNTs样品名S BET（m2/g）V P（cm3/g）CNTs122．90．28OCNTs133．80．36表1列出了氧化前后碳纳米管比表面积、孔容的变化情况。
测定结果表明，氧化后的碳纳米管OCNTs的BET比表面积和孔容均有所增加，这可能图1氧化前后碳纳米管的透射电镜照片Fig.1Transmission electron microscopy（TEM）micrographs of CNTs（a）and OCNTs（b）是由于氧化后碳纳米管发生断裂，两端的端帽被打开［10］，且原本被金属催化剂堵塞的管道得到疏通引起的。
2.2氧化前后碳纳米管对汞的吸附2．2．1吸附动力学由碳纳米管对汞的吸附动力学曲线（图2）可知，经混酸氧化后碳纳米管对水中汞的吸附能力显著提高，并且整个吸附过程进行得很快。
当水中汞的初始浓度为40.7mg/L时，OCNTs对汞的吸附在200min左右就基本达到平衡。
而较大的吸附容量主要得益于材料氧化后表面增加的含氧官能团。
（离子强度0．1mol/L NaNO3，pH5．5，2mmol/L醋酸/醋酸钠溶液缓冲，25ħ）图2氧化前后碳纳米管对汞的吸附动力学曲线Fig.2Adsorption kinetic curves of Hg（Ⅱ）on CNTs and OCNTs4741第7期陈光辉等：氧化碳纳米管对水体中汞的吸附性能研究2．2．2氧化改性前后碳纳米管对汞的吸附性能比较图3比较了氧化改性前后碳纳米管对Hg（Ⅱ）的吸附能力。
由图3可知，未经氧化的碳纳米管的最大吸附容量为16.7mg/g，而经氧化改性后，碳纳米管对Hg（Ⅱ）的最大吸附容量可增至147mg/g。
（离子强度0.1mol/L NaNO3，pH5.5，2mmol/L醋酸/醋酸钠溶液缓冲，25ħ）图3氧化改性前后碳纳米管对汞的吸附能力差异Fig.3Adsorption isotherms of Hg（Ⅱ）on OCNTs and CNTs氧化后碳纳米管对汞吸附能力的提高可能是由于以下几点原因：（1）氧化后碳纳米管表面生成了大量的含氧官能团，如羟基（—OH）、羧基（—COOH）等［11］，而这些含氧官能团能够与水体中的Hg（Ⅱ）发生络合作用，或者是在碳纳米管表面形成复杂的沉积物，从而使水体中的Hg（Ⅱ）得以分离去除［8，12］。
（2）由于这些含氧官能团的引入，增强了碳纳米管的亲水性，使得吸附剂能在水中更好地分散［11］，从而增大了污染物与吸附剂之间的接触几率；此外碳纳米管比表面积和孔容的增加也提高了其对Hg（Ⅱ）的吸附能力。
2．2．3溶液pH值对吸附性能的影响图4表明，溶液pH值对OCNTs的汞吸附能力有显著影响，在pH值3 6范围内，OCNTs有较好的吸附能力，pH低于3或高于6均会抑制其吸附效果。
例如，在较低的汞初始浓度（C0=11.3mg/L）下，OCNTs对汞的吸附性能有一个最佳的pH值范围（3 6），此时吸附容量约为48mg/g；而在含1%HNO3的溶液中，OCNTs对汞的吸附能力受到明显的抑制，吸附容量迅速降至5mg/g左右；当pH＞6时，随着溶液pH值的升高，OCNTs对汞的吸附能力（离子强度0.1mol/L NaNO3，25ħ，pH为吸附平衡时溶液的pH值）图4溶液pH值对OCNTs汞吸附性能的影响Fig.4Impact of solution pH on Hg adsorption by OCNTs明显下降。