碳材料對(duì)重金屬的吸附及gamma射線輻照還原一：碳材料的選擇活性炭；活性炭纖維；碳納米管；磁性多孔碳材料；氧化石墨烯①。材料的選擇主要考慮材料的吸附容量和吸附速度，還需要考慮材料的機(jī)械強(qiáng)度，選擇性跟抗干擾性。然后再對(duì)材料進(jìn)行一系列的預(yù)處理。常用的處理方法：1化學(xué)試劑處理2輻射照射處理3共聚接枝比如具有吸附能力碳納米管（CNTs）的預(yù)處理，就是選用一定濃度的過氧化氫，次氯酸鈉，硝酸，高錳酸鉀溶液。吸附能力增強(qiáng)的幾個(gè)原因。二：材料的吸附材料的吸附性實(shí)驗(yàn)，即是一種探究性優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。資料中一般用材料吸附一些生活生產(chǎn)中常見的重金屬污染物。如：鎘離子，銅離子，鉛離子，銘離子等等。隨即研究這種材料在不同時(shí)間，不同的pH，不同的吸附劑用量。依此得出這種材料最佳的吸附條件。最后繪制等溫吸附曲線。用朗繆爾，弗羅因德等溫吸附方程式擬合。繼而進(jìn)一步分析這種材料的吸附機(jī)理。三：gamma射線的輻照還原輻照還原的實(shí)質(zhì)就是對(duì)已經(jīng)吸附的重金屬離子進(jìn)行解析。使這種吸附材料能夠重復(fù)利用。附錄：①：其吸附機(jī)理可大致分為三大類：10不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由分子間的相互引力產(chǎn)生吸附力即物理吸附。20發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過化學(xué)鍵力引起的化學(xué)吸附。30由于靜電引力使重金屬離子聚集到吸附劑表面的帶電點(diǎn)上，置換出吸附劑原有的離子的交換吸附?；钚蕴繉?duì)金屬離子的吸附機(jī)理是金屬離子在活性炭表面的離子交換吸附，同時(shí)還有金屬離子同其表面含氧基團(tuán)之間的化學(xué)吸附以及金屬離子在其表面沉積而產(chǎn)生的物理吸附。兩個(gè)常用的等溫式：langmuir，freundlich吸附平衡常數(shù)：…―kj成力吸附平衡常數(shù)：…―kj成力般_=砰\-e150=—Langmuir吸附等溫式1十砰】生=上+互VV*虬P寸~丹圖，從斜率求吃，截距求?斜對(duì)角線原則材料的吸附容量和吸附速度，還需要考慮材料的機(jī)械強(qiáng)度，選擇性跟抗干擾性?？讖礁缺砻娣e。材料對(duì)金屬離子吸附效果的依賴性。酸處理跟堿處理酸處理會(huì)增加含氧官能團(tuán)，酸性官能團(tuán)，從而提高親水性跟離子交換性能堿處理會(huì)增加微孔數(shù)目。典型制備方法：將ACFGAC反復(fù)用蒸餾水沖洗至溶液的pH不變，再于80°C干燥過夜。干燥過的ACFGAC中分別加入1.0mol/l硝酸溶液加熱煮沸3h，再用蒸餾水洗滌，于80C干燥過夜。堿處理即把硝酸改為KOH溶液。負(fù)載ZnO-GAC碳納米管吸附性好壞明顯依賴溶液的PH和碳納米管的表面狀態(tài)。硝酸氧化的碳納米管材料對(duì)Pb2的脫附隨著ph的降低而增加在。5.4---02.0 1CNTs的形貌越完美，吸附能力就越低。硝酸氧化碳納米管的方法可以有效地去除在合成過程中引入的無定行碳、炭黑和碳納米顆粒，并探出碳納米管的孔洞，將其內(nèi)表面暴露出來。用硝酸氧化處理可以打開碳納米管的端部，探查出孔道，并把缺陷部位斷成小段。用高錳酸鉀氧化碳納米管后吸附能力顯著提高。原因可能是在碳納米管上殘留的二氧化錳起到了吸附作用。吸附，考慮多種離子存在時(shí)的相互干擾1：向材料表面引入氧化功能團(tuán)。增加離子交換所用2：增加材料的比表面積，如用硝酸處理能將缺陷部位斷成小段3：反應(yīng)后殘留物能起到吸附作用。去除重金屬離子的方法有化學(xué)沉淀法，離子交換法，吸附法,膜分離法和生物化學(xué)等物理化學(xué)和生物方法$其中吸附法因操作簡(jiǎn)便#經(jīng)濟(jì)#選擇性好和可再生等優(yōu)點(diǎn)$而被視為高效的重金屬污水處理方法多孔碳是一種以碳為骨架的多孔性材料具有巨大的表面積$被廣泛認(rèn)為是很有潛力的吸附劑多孔碳材料包括活性碳AC活性碳纖維ACF碳納米管CNTs和有序介孔碳OMC以及新型的聚合物基碳摻雜型多孔碳石墨烯片等?；钚蕴祭w維是性能優(yōu)于活性碳的高效活性吸附材料和工程環(huán)保材料$它通常具有大表面積的微孔和窄的孔徑分布％微孔賦予活性碳纖維吸附優(yōu)勢(shì)$窄的孔徑能使吸附能量加強(qiáng)％采用聚丙烯臘和酚醛樹脂制備活性碳纖維活性碳纖維吸附重金屬的能力主要取決于pH值和大的比表面積 鉛隔砷鋅碳納米管----鉛鎘銅鎳未處理的碳納米管的吸附能力非常弱。有序介孔碳有序介孔碳具有高的比表面積’有序的孔道結(jié)構(gòu)’狹窄的孔徑分布同時(shí)具有較高的機(jī)械強(qiáng)度較快的導(dǎo)電性和較強(qiáng)的吸附能力采用表面修飾或與其他材料復(fù)合可提高有序介孔碳對(duì)金屬離子的吸附量多孔聚合物基碳材料因綜合了聚合物和多孔材料的兩種特性#而備受關(guān)注$首先#多孔聚合物基碳材料具有高的比表面積和良好的孔隙度。其次，多孔聚合物具有容易加工的性能#在許多實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢(shì)摻雜型磁性多孔碳材料使用含有雜原子的有機(jī)物質(zhì)生產(chǎn)摻雜型多孔含磁性納米顆粒（四氧化三鐵，氧化鐵）氮摻雜多孔碳氧化石墨烯及其復(fù)合材料將負(fù)載了銅離子的氧化石墨烯置于HCl溶液中可將Cu2+解析出來，實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯的重復(fù)利用。吸附法就是使水中待去除的一種或多種物質(zhì)吸附在多孔性固體吸附劑表面，從而實(shí)現(xiàn)回收或除去的方法。根據(jù)吸附劑與吸附質(zhì)之間相互作用的性質(zhì)不同，吸附時(shí)通過吸附劑上各種吸附基團(tuán)（羧基、氨基、巰基、羥基等）與待吸附的金屬離子形成離子或共價(jià)鍵，或吸附劑與氫鍵形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的籠形分子，或吸附劑與多種重金屬離子發(fā)生螯合作用去除廢水中的重金屬離子。研究表明，pH在4.0到5.0之間時(shí)，粉體活性炭對(duì)濃度為0.2mmol/L的Hg2+的吸附率可達(dá)99%以上。由此可見表面化學(xué)改性的顆?；钚蕴?，明顯提高了對(duì)重金屬離子的吸附能力。Aggarwal[33]等采用HNO3氧化顆?；钚蕴坎⒂糜贑r3+的吸附研究。結(jié)果表明，其吸附性能可達(dá)未修飾材料的3倍以上。這主要是因?yàn)榻?jīng)HNO3氧化后，活性炭表面生成了含-COOH的官能團(tuán)，增強(qiáng)了材料的靜電吸附能力。具有中空層狀結(jié)構(gòu)的碳納米管（CNTs），由于其比表面極大，長(zhǎng)徑比高，表面缺少相鄰的原子，不飽和性高，容易結(jié)合其他原子趨于穩(wěn)定，具有很好的化學(xué)活性等特點(diǎn)而成為了一種理想的吸附材料。CNTs以及改性的CNTs吸附重金屬離子的研究較多。Kandah等研究了MWCNTs以及HNO3氧化的MWCNTs去除重金屬鎳，實(shí)驗(yàn)表明用硝酸氧化的MWCNTs含有羧基、內(nèi)酯以及酚羥基，這些基團(tuán)能夠提高Ni2+與OH-的結(jié)合力，提高M(jìn)WCNTs的親水性。除此之外，采用MWCNT以及HNO3氧化的MWCNT對(duì)銘、鋅、銅離子吸附Vukovic等研究了乙二胺修飾的e-MCNT對(duì)鎘的吸附效果，實(shí)驗(yàn)證明e-MCNT的分散性比Raw-MCNT的分散性好得多，而且吸附效果主要決定于其表面的官能團(tuán)、溫度、pH等影響因素，而不是表面積與孔徑比。Li等研究了用2-氨基苯并噻唑修飾的MCNT吸附Pb2+離子，結(jié)果表明，其吸附能力明顯高于硅酸，活性碳，十二烷基磺酸鈉/Al2O3,氧化的S-CNT，M-CNT等對(duì)Pb2+離子的吸附能力。Yang等發(fā)現(xiàn)Cu2+可以促進(jìn)GO的折疊與聚合，使氧化石墨的分散性降低，這主要是由于Cu2+與GO上的氧原子結(jié)合的緣故，利用這一原理將GO用于銅離子的吸附研究，發(fā)現(xiàn)GO的吸附效果是活性炭的10倍。Ajaya[40]等將親水性的核殼結(jié)構(gòu)GO@砂粒以及通過對(duì)氨基苯硫酚共價(jià)修飾氧化石墨上的SP2碳原子GO-SH@砂粒作為重金屬去除的吸附材料進(jìn)行研究，結(jié)果表明，GO@砂粒吸附汞的效果是沙子的五倍，且-SH的修飾也大大提高了其吸附能力，最大吸附量達(dá)到了190mg/g。受此研究啟發(fā)我們可以通過不同的功能基團(tuán)修飾易功能化的SP2碳原子以達(dá)到好的吸附效果。氧化石墨烯為重金屬?gòu)U水的處理提供了一種經(jīng)濟(jì)可行的吸附劑，它的原料合成條件溫和且廉價(jià)，氧化石墨烯本身含有一些對(duì)吸附有利的官能團(tuán)，且氧化石墨烯片層中的SP2碳原子容易被其他功能基團(tuán)通過共價(jià)鍵力結(jié)合，使其可以達(dá)到對(duì)不同金屬離子選擇性吸附的效果。但想要提高活性碳的吸附性能就必須提高成本來提高活性的表面孔隙率GO石墨骨架上含有大量的環(huán)氧基，羧基，羥基等含氧官能團(tuán)，這些官能團(tuán)能夠與重金屬離子發(fā)生靜電吸附作用，去除重金屬離子。對(duì)比于其他吸附劑，氧化石墨烯制備過程簡(jiǎn)單，且價(jià)格低廉。將其與殼聚糖復(fù)合不僅能夠使吸附能力大大提高，增加p