摘要：为了脱除水体Cr（VI），600 ℃下于上苯催化化学气相分解（catalytic chemical vapor decomposition）制备碳纳米管，粗CNTs经混酸，超声氧化纯化，纯化的同时赋予其表面功能基团，进一步地，表面包覆功能分子聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）。系统探讨了改性CNTs对高浓度水体Cr（VI）离子的吸附脱除，结果表明，CNTs的氧化纯化使其表面植入-COOH、-OH等功能基团，进一步地，富含羟基功能基团的PVA分子在CNTs表面包覆，赋予CNTs表面活性的同时，显著提高CNTs的亲水性能。观察到了随氧化纯化和PVA修饰的CNTs上高浓度Cr（VI）离子吸附的逐步和明显提升，吸附热力学和动力学研究表明，CNTs表面Cr（VI）的吸附符合Freundlich热力学和准二级动力学特征。随氧化纯化和PVA修饰，CNTs对水体Cr（VI）吸附性能的提高可能与CNTs亲水性能的提升以及表面功能化基团对Cr（VI）的化学吸附的促进相关联。
关键词：碳纳米管；表面修饰；Cr（VI）；吸附；废水
其它常见方法包括化学共沉淀，膜过滤，离子交换，液相抽提及吸附等，这些方法中以吸附脱除法最具工程应用前景[4-5]，其它方法通常存在成本高、工序复杂及二次污染等制约[6]。
1实验部分
1.3表征分析及测定
2.1 CNTs的表征
2.1.1 CNTs的TEM形貌
CNTs的表面红外光谱特征
2.2 CNTs对水体高浓度Cr（VI）的吸附脱除
2.2.1 接触时间的影响
2.2.2 pH值的影响
pH对三种吸附剂吸附Cr （VI）的影响
2.2.3 CNTs加入量的影响
CNTs加入量对三种吸附剂吸附Cr （VI）的影响由图6可以看出随着CNTs加入量的增加，不同CNTs对Cr（VI）离子的吸附率均逐步增加，当CNTs浓度增加至2.5 g/L后，随着CNTs加入量的增加，CNTs对Cr（VI）离子吸附率增加趋缓。 这可能是由于CNTs加入过多，CNTs之间团聚及缠绕增加，不利于其与溶液中Cr（VI）离子接触，导致CNTs对Cr（VI）离子吸附率增加不明显。
2.2.4 Cr（VI）离子初始浓度的影响
控制溶液pH为2.0，吸附剂加入浓度为2.5 g/L，调节溶液的Cr（VI）初始浓度，考察不同起始浓度条件下1 h内Cr（VI）在CNTs上的吸附，结果如图7所示。Cr（VI）初始浓度/（mg・L-1）Cr（VI）初始浓度对吸附剂性能的影响
由图7结果可以看出，随着Cr（VI）初始浓度的提高，各种CNTs上均观察到其上对Cr（VI）吸附容量的增加， 特别地，在较高的Cr（VI）起始浓度范围内，各类CNTs对Cr（VI）的吸附容量均能保持持续的增加，当Cr（VI）起始吸浓度增加至约300 mg/L后，这种吸附容量的增加趋缓，至起始浓度约500 mg/L后，吸附容量随Cr（VI）浓度的增加则降低，表面CNTs上Cr（VI）离子间的电荷排斥占主导。值得注意的是，同一Cr（VI）初始浓度下，吸附容量随r-CNTs，a-CNTs和p-CNTs顺序明显增加，表明CNTs的表面改性对其吸附性能的影响明显。2.4CNTs上Cr（VI）的等温吸附规律Langmiur及Freundlich模型被广泛用来描述吸附剂上吸附质的等温吸附热力学平衡规律，图8所示为分别按Langmiur（a-c）及Freundlich（d-f）模型拟合的吸附等温线，由线性相关系数可以看出Cr（VI）在各种CNNs上的吸附更符合Freundlich线性关系，表明CNTs表面因制备条件下的缺陷形成及氧化纯化和PVA修饰导致的功能基团嫁接等形成非均质表面，以及其上Cr（VI）包含多层的化学吸附[25]，这与前述的CNTs表征结果一致。 2.5 CNTs上Cr（VI）离子的吸附动力学规律为进一步探讨不同CNTs表面Cr（VI）离子吸附机制，考察了CNTs上Cr（VI）吸附的动力学特征。在众多动力学模型中，运用较多的主要为准
一、二级动力学模型（pseudo-first or second order kinetic model）。模型认为吸附剂上活性位点被重金属离子占据的速率与未被占据的活性位点的数量的一次或平方成正比，
3 结论
通过对运用CVD法制备的CNTs的氧化纯化及进一步的PVA表面修饰，赋予CNTs表面丰富的-OH及-COOH功能基团及提升CNTs水分散性能，显著促进其借助于表面络合对水体Cr（VI）离子的化学吸附。CNTs上Cr（VI）吸附初始速率较大且随接触时间延长逐步趋缓，Cr（VI）与CNTs表面功能化基团间的络合能在较短时间内（约30 min）达到平衡。优化条件下，Cr（VI）溶液的pH通过影响Cr（VI）的赋存状态显著影响其在吸附剂表面的吸附，改性CNTs上优化条件下500 mg/L高浓度的Cr（VI）的吸附容量可达90 mg/g。研究表明，不同CNTs上Cr（VI）吸附遵循Freundlich等温吸附和准二级动力学规律，揭示CNTs表面的非均质特征和Cr（VI）的化学吸附机制。研究探明，随氧化纯化和PVA修饰，CNTs的Cr（VI）吸附性能明显逐步提升，这种提升与吸附剂的比表面及孔结构等性质关联不大，CNTs随表面改性吸附性能的提升与CNTs的亲水性能改善和表面配位基团的嫁接关联明显，而这种表面配位模式有待进一步的研究。
